Ảnh hưởng của loại chất độn vô cơ và biến tính silane in-situ đến độ bền kéo trượt và độ bền lão hóa nhiệt của hệ keo epoxy/polyamide trên nền hợp kim nhôm
9 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.112.2026.92-100Từ khóa:
Keo epoxy/polyamide; Chất độn vô cơ; Silane APTMS; Độ bền kéo trượt; Lão hóa nhiệt.Tóm tắt
Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của loại và hàm lượng chất độn vô cơ (ZrO₂, Al, TiO₂, TiC, WC, h-BN) kết hợp tác nhân silane biến tính in-situ (APTMS, GPTMS, VTMS) đến độ bền kéo trượt và độ ổn định nhiệt của hệ keo epoxy/polyamide trên nền hợp kim nhôm 6061. Hàm lượng ZrO₂ tối ưu xác định là 5,0% khối lượng, cho LSS₀ = 12,4 MPa và TRF-500h = 83,1% khi không sử dụng silane. APTMS là tác nhân silane hiệu quả nhất nhờ cơ chế liên kết kép tại giao diện, nâng LSS₀ lên 15,6 MPa và TRF-500h lên 88,5% cho hệ ZrO₂-5.0-APTMS. Đánh giá sáu hệ chất độn theo tiêu chí kép LSS₀ ≥ 15 MPa và TRF-500h ≥ 85% xác định bốn hệ đạt yêu cầu là h-BN, WC, ZrO₂ và TiC, trong đó, h-BN-5.0-APTMS tối ưu nhất với TRF = 90,6% và LSS₅₀₀h = 14,5 MPa nhờ hiệu ứng đường dẫn ngoằn ngoèo và khả năng tản nhiệt của cấu trúc dạng lớp. Phân tích TGA/DTG trong không khí xác nhận tất cả các hệ chứa chất độn có T₅% cao hơn mẫu đối chứng (REF: 323 °C) theo thứ tự WC (341 °C) > BN (339 °C) > TiC (337 °C) > ZrO₂ (331 °C) > Al (329 °C) > TiO₂ (325 °C), theo cơ chế hàng rào khuếch tán oxy. Kết quả cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển hệ keo epoxy/polyamide biến tính ứng dụng trong các kết cấu yêu cầu độ bền cơ lý cao và ổn định nhiệt dài hạn.
Tài liệu tham khảo
[1]. Jin, F.-L., X. Li, and S.-J. Park. “Synthesis and application of epoxy resins: A review”. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 29, pp. 1–11, (2015).
[2]. Cavezza, F., et al. “A Review on Adhesively Bonded Aluminium Joints in the Automotive Industry”. Metals, vol. 10, No. 6, pp. 730, (2020).
[3]. Rudawska, A., et al. “Modification of Epoxides with Metallic Fillers-Mechanical Properties after Ageing in Aqueous Environments”. Materials (Basel), vol. 16, No. 22, (2023).
[4]. Samantaray, R., et al. “Effect of Different Inorganic Fillers on the Physical and Mechanical Properties of Bisphenol-A Epoxy Matrix”. Polymer Engineering & Science, vol. 66, No. 4, pp. 2960-2977, (2026).
[5]. Nassar, A., et al. “Improved Wear-Resistant Performance of Epoxy Resin Composites Using Ceramic Particles”. Polymers, vol. 14, No. 2, pp. 333, (2022).
[6]. Choi, S.W., K.H. Yoon, and S.-S. Jeong. “Morphology and thermal conductivity of polyacrylate composites containing aluminum/multi-walled carbon nanotubes”. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 45, pp. 1–5, (2013).
[7]. Kim, J.S., et al. “Mechanical Properties and Thermal Conductivity of Epoxy Composites Containing Aluminum-Exfoliated Graphite Nanoplatelets Hybrid Powder”. Macromolecular Research, vol. 29, No. 3, pp. 252–256, (2021).
[8]. Wu, J., G. Ji, and Q. Wu. “Preparation of epoxy/ZrO2 composite coating on the Q235 surface by electrostatic spraying and its corrosion resistance in 3.5% NaCl solution”. RSC Advances, vol. 12, No. 17, pp. 10625–10633, (2022).
[9]. Samad, U.A., et al. “Synergistic Effect of Nanoparticles: Enhanced Mechanical and Corrosion Protection Properties of Epoxy Coatings Incorporated with SiO2 and ZrO2”. Polymers, vol. 15, No. 14, pp. 3100, (2023).
[10]. Alsaeed, T., et al. “Mechanical and Tribological Performance of Epoxy Composites Reinforced with YSZ Waste Ceramics for Sustainable Green Engineering Applications”. Processes, vol. 12, No. 11, pp. 2609, (2024).
[11]. Ghani, S.N., A.S. Alithari, and H.S. Hasan. “Influence of adding tungsten carbide and titanium dioxide nanoparticles on the impact strength of epoxy based composite materials used in marine applications”. Results in Engineering, vol. 25, pp. 104012, (2025).
[12]. Lee, E.-S., et al. “High thermal conductivity of boron nitride filled epoxy composites prepared by tin solder nanoparticle decoration”. Composites Part B: Engineering, vol. 225, pp. 109264, (2021).
[13]. Meng, Y., et al. “Thermal Conductivity Enhancement of Polymeric Composites Using Hexagonal Boron Nitride: Design Strategies and Challenges”. Nanomaterials, vol. 14, No. 4, pp. 331, (2024).
[14]. España, J.M., et al. “Investigation of the effect of different silane coupling agents on mechanical performance of basalt fiber composite laminates with biobased epoxy matrices”. Polymer Composites, vol. 34, No. 3, pp. 376–381, (2013).
[15]. Liu, H., et al. “Enhancing interfacial properties of epoxy coatings via hyperbranched modification of SiC fillers: Experimental and simulation insights”. Chemical Engineering Journal, vol. 511, pp. 161841, (2025).
[16]. Zaferani, S.H., et al. “The effect of organosilane on corrosion resistance of epoxy coating containing cerium nitrate”. Journal of Adhesion Science and Technology, vol. 28, No. 2, pp. 151–160, (2014).
