Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/13706
Title: การพัฒนาพรีเพล็กแนวใหม่คุณภาพสูงที่ใส่เส้นใยคาร์บอนสำหรับวัสดุแกนแบบรังผึ้ง และเครื่องต้นแบบสำหรับผลิตโครงสร้างแบบรังผึ้ง : รายงานวิจัยแบบสมบูรณ์
Authors: วิวัฒน์ ตัณฑะพานิชกุล
Email: Wiwut.T@Chula.ac.th
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Subjects: โครงสร้างรังผึ้ง
วัสดุเชิงประกอบแบบชั้น
คาร์บอนไฟเบอร์
เรซิน
Issue Date: 2547
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: บทคัดย่อ 1 : พัฒนาวัสดุพรีเพลกส์คุณภาพสูงจากเส้นใยคาร์บอนเพื่อใช้ทำโครงสร้างรังผึ้งโดยมีระบบเรซินสามส่วน คือ เบนซอกซาซีนเรซิน อีพอกซีเรซิน และฟีนอลิกโนโวแลคเรซินเป็นเมตริกซ์ อีพอกซีทำหน้าที่เป็นสารลดความหนืดและยังช่วยเพิ่มปริมาณการเชื่อมโยงของสายโซ่โมเลกุล ในขณะที่ฟีนอลิกโนโวแลคนอกจากจะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการบ่มของเบนซอกซาซีนเรซินซึ่งทำให้อุณหภูมิการขึ้นรูปต่ำลงแล้วยังเป็นตัวทำแข็งของอีพอกซีอีกด้วย ในการทดลองนี้จะศึกษาผลกระทบของสัดส่วนของเรซินทั้งสามที่มีผลต่อสมบัติการขึ้นรูป สมบัติทางความร้อน และสมบัติทางกลของพอลิเมอร์ที่ได้ โดยมุ่งเน้นให้เหมาะสมกับการใช้เป็นเมตริกซ์ของพรีเพลกส์เป็นสำคัญ โดยปรับเปลี่ยนสัดส่วนของเรซินผสมต่างๆ เช่น เบนซอกซาซีน/อีพอกซี/ฟีนอลิก (BEP) ในอัตราส่วน 3:6:1, 3:6:2, 3:6:3 และ 3:6:4 โดยน้ำหนัก จากการทดลองพบว่า เมื่อปริมาณอีพอกซีเพิ่มขึ้นจะทำให้ความหนืดของเรซินผสมต่ำลง ในขณะที่เมื่อปริมาณฟีนอลิกเพิ่มขึ้นจะทำให้อุณหภูมิปฏิกิริยาการเชื่อมโยงของเบนซอกซาซีนเรซินลดลง โดยสามารถสังเกตได้จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ณ จุดสูงสุดของปฏิกิริยาการบ่มใน DSC thermograms ความสามารถในการขึ้นรูปและระยะเวลาในการเจลศึกษาด้วยหลักการ Fourier transform mechanical spectroscopy (FTMS) จากการทดลองพบว่า เรซินสามระบบในสัดส่วนที่ศึกษามีช่วงอุณหภูมิการขึ้นรูปที่กว้าง สามารถขึ้นรูปได้ตั้งแต่ 50 องศาเซลเซียส ไปจนถึง 200 องศาเซลเซียส และยังสามารถคงความหนืดที่ต่ำได้เป็นเวลานาน โดยที่สัดส่วน BEP362 ให้ความสามารถในการขึ้นรูปเป็นพรีเพลกส์ที่ดีที่สุด เช่น มีความหนืดต่ำ (1.4 Pa.s) และมีระยะเวลาเจลน้อยกว่า 5 นาที ค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของระบบเรซินที่ศึกษามีค่าใกล้เคียงกันคืออยู่ระหว่าง 150-165 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม BEP362 ให้ค่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วที่สูงที่สุดคือ 165 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ BEP362 ยังมีอายุการใช้งานที่นานโดยมีการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการขึ้นรูปเพียงเล็กน้อย เช่น มีการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 25% เมื่อเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิห้องประมาณ 33 องศาเซลเซียสเป็นเวลามากกว่า 270 วัน ทั้งนี้สมบัติต่างๆ เหล่านี้จะแสดงลักษณะเด่นที่ดีในระบบ BEP362 ดังนั้นอัตราส่วนผสมของเมตริกซ์ที่เหมาะสมสำหรับทำคาร์บอนไฟเบอร์พรีเพลกส์คือ BEP362 สำหรับค่ามอดูลัสความดัดโค้งและความแข็งแรงในการดัดโค้งในระบบ BEP362 เมื่อปริมาณเส้นใยเป็น 55% โดยปริมาตรและจัดเรียงเส้นใยแบบ cross-ply มีค่าประมาณ 68 จิกะปาสคาล และ 1,156 เมกกะปาสคาล ซึ่งวัสดุประกอบแต่งที่ได้จากระบบ BEP362 นี้ให้ค่าความแข็งแรงที่เหมาะสม นอกจากนี้พรีเพลกส์ที่มี BEP362 เป็นเมตริกซ์เรซินยังสามารถนำมาขึ้นรูปเป็นโครงสร้างรังผึ้งได้ดี บทคัดย่อ 2 : ออกแบบและพัฒนาเครื่องต้นแบบสำหรับผลิตโครงสร้างรังผึ้งซึ่งประกอบด้วย เครื่องต้นแบบสำหรับทากาว และเครื่องต้นแบบสำหรับดึงขยาย โครงสร้างรังผึ้งผลิตจากโนเม็กซ์ ชนิด 410 ที่มีความหนา 0.05 มม. โดยวิธีการเชื่อมติดด้วยกาว และกระบวนการผลิตแบบดึงขยาย กาวที่ใช้คือ อีพอกซีเรซิน จากการทดลองพบว่า โครงสร้างรังผึ้งที่ผลิตได้ มีความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับ 15.57 กก. ต่อ ลบ.ม. มีขนาดเซลล์เฉลี่ย 9.21 มม. ซึ่งเล็กกว่าที่ได้ออกแบบไว้ และมีมุมดึงขยายประมาณ 49.5 องศา นอกจากนี้ เมื่อเวลาผ่านไปโครงสร้างรังผึ้งมีการหดตัวเล็กลงอีก ซึ่งเมื่อขนาดเซลล์และมุมดึงขยายของโครงสร้างรังผึ้งลดลง ทำให้น้ำหนักของโครงสร้างรังผึ้งมีค่ามากขึ้น จึงจำเป็นต้องเคลือบโครงสร้างรังผึ้งด้วยฟีนอลิกเรซินเพื่อเพิ่มความเสถียร จากนั้นสมบัติทางกล ซึ่งคือ ความทนแรงกด และความทนแรงเฉือนของโครงสร้างรังผึ้งจะถูกทดสอบ
Other Abstract: Abstract 1 : To develop a highly processable carbon fiber prepregs based on ternary mixture matrices of benzoxazine, epoxy, and phenolic resins. The epoxy acts as a reactive diluent and crosslink enhancer of the ternary system while the phenolic resin can function as a polymerization initiator for the polybenzoxazine and/or a hardener for the epoxy resin. The effects of the resin mixture composition on processability, thermal, mechanical, and some physical properties for the composites such as cure temperature, flexural strength, and thermal stability are characterized. The resin composition was varied using different resin mass ratios i.e. benzoxazine/epoxy/phenolic (BEP) equals 361, 362, 363 and 364. It is observed that the viscosity of the matrices decreases with increasing epoxy mass fractions. In addition, the increase in phenolic novolac mass fraction effectively resulted in the decrease in curing temperature of the ternary systems. These results can be seen from the shift of an exothermic peak in the DSC thermograms to lower temperature. Processability and gel point of the matrices were investigated by using fourier transform mechanical spectroscopy (FTMS). It is found that the ternary system can provide a relatively wide range of processing window from 50-200 degree Celsius and can maintain low melt viscosity for a long period time. In addition, BEP362 show the highest processability for prepregging process due to low melt viscosity i.e. 1.4 Pa.s at 100 degree Celsius and can gel in less than 5 min at 180 degree Celsius. The glass transition temperatures of the above four ternary systems are relatively similar in values of approximately 150-165 degree Celsius with BEP362 showing the highest Tg of 165 degree Celsius. Furthermore, BEP362 can be kept at room temperature (~33 degree Celsius) with minimal effect on its processability i.e. a little change in Tg of the resin (less than 25% conversion of BEP362 up to 270 days.) Therefore, the optimum composition of the ternary systems for making high processable carbon fiber prepregs is BEP362. The flexural modulus and flexural strength of the carbon fiber-reinforced BEP362 at approximately 55% volume of the fiber in cross-ply orientation and without any surface treatment render relatively high values of about 68 Gpa and 1,156 Mpa respectively. The honeycomb structure from carbon fiber-BEP362 prepregs is found to be relatively easy to fabricate as a results of the above mentioned characteristics. Abstract 2 : In this work, devices for producing honeycomb structure, a machine for applying adhesive patterns to produce HoBE (Honeycomb Before Expansion) and a machine for expanding HoBE to form hexagonal honeycomb structure, were designed and made. The honeycomb structure was produced from Nomex410 paper (0.05 mm. thickness) by the adhesion bonding, adhesive was epoxy resin, and the expansion process. Using the devices, honeycomb structures were produced, and its average density is 15.57 kg/cubic m. The average cell size of honeycomb structure, 9.21 mm, is smaller than the designed value. The expansion angle is 49.5 degree. After 3 days, honeycomb structure was not stable without dip coating to reinforce the structure. When the cell size and angle of the honeycomb structure decreased, its density increased. So liquid phenolic resin will be used to coat the honeycomb structure for reinforcement. Next properties of the honeycomb structure will be tested for its compressive strength and shear strength.
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/13706
Type: Technical Report
Appears in Collections:Eng - Research Reports

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Wiwut_Prepreg.pdf8.3 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.