قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تدرس الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لخلائط بوليمرية مدعمة

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة ( تحضير ودراسة بعض الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لخلائط بوليمرية مدعمة ) للطالبة  ( زينه عبد اللطيف عباس ) التي انجزتها باشراف التدريسية في القسم (ا. م. د.  سعاد حامد العيبي ).

ونوقشت من قبل اعضاء لجنة المناقشة المدرجة اسمائهم فيما يلي:

ا.د وداد حمدي جاسم                        رئيساً

ا.م.د ناهدة جمعة حميد                      عضواً

م.د شذى هاشم مهدي                       عضواً

ا.م.د سعاد حامد العيبي                      عضواً ومشرفاً

تهدف الدراسة الحالية الى تصنيع مواد متراكبة ( منفردة وهجينة ) ذات اساس بوليمري مكون من خليط من الايبوكسي والبولي استر غير المشبع بعد تدعيمها بنسب مختلفة من الاكاسيد المتمثلة  بـ  ( اوكسيد المغنسيوم واوكسيد الزنك ) في محاولة لتحسين الخصائص المدروسة المتمثلة بالخصائص الميكانيكية  ( الشد، معامل يونك، الصدمة، الصلادة، الانضغاطية) والخصائص الفيزياوية التي تمثلت بحساب معامل الانتشار لجميع العينات المستخدمة في البحث بعد غمرها لمدة (6) اسابيع في الماء والمحاليل الحامضية والقاعدية وكذلك الخصائص الحرارية المتمثلة بايجاد قيمة التوصيل الحراري لجميع العينات المستخدمة في البحث .

تضمنت هذه الدراسة تحضير خلطات بوليمرية من راتنج الايبوكسي والبولي استر غير المشبع EP+UPE)) وتم اختيار أفضل نسبة للخلط  (Optimum Mixing Ratio )بالاعتماد على افضل قيمة لمتانة الصدمة, وكذلك تم التوصل من فحص المسح الحراري التفاضلي (DSC) بان الخلائط البوليمرية المحضرة متجانسة حيث اعطت العينة الافضل ذات النسبة (Ep80%+UPE20%) قيمة واحدة لدرجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg)وتساوي112°C)).

      ومن خلال اختيار افضل نسبة للخلط Ep80%+UPE20%)) تم تحضير ثلاثة نماذج من الخلائط البوليمرية اول نموذج الخليط البوليمري المحضر Ep+UPE)) بالنسبة المذكورة اعلاه ومن ثم تم تحضير مادة متراكبة منفردة اساسها الخليط البوليمريEp+UpE) ) مضافا اليه مسحوق اوكسيد المغنيسيوم (Ep+UpE+MgO) وبنسب وزنية مختلفة 4,8,12)%wt ) وكذلك تم تحضير مادة متراكبة هجينة ايضا ذات اساس من الخليط البوليمري Ep+UpE)) مضافا اليه مسحوق اوكسيد المغنيسيوم واوكسيد الخارصين (Ep+UpE+MgO+ZnO) وبنفس النسب الوزنية المذكورة سابقا وتمت عملية التحضير باستخدام طريقة القولبة اليدوية.     تضمنت الدراسة اجراء بعض الاختبارات الميكانيكية والفيزيائية التي اشتملت على (مقاومة الصدمة, الشد, معامل يونك ,الانضغاطية ,الصلادة) والفيزيائية (التوصيل الحراري ,ومعامل الانتشارية الذي تم باستخدام المحاليل الكيميائية التي اشتملت على حامض النتريك(HNO3) ومحلول قاعدي هيدروكسيد الصوديوم NaOH)) وبتركيز عياري 0.05N)) وكذلك الماء المقطر, من النتائج المستحصلة للاختبارات الميكانيكية امتلكت النسبة( 8%) للمادة المتراكبة المنفردة Ep+UpE+MgO)) افضل قيمة لمتانة الصدمة ومتانة الشد ومعامل يونك حيث كانت القيم 7.41MPa)),8.30MPa)),13.79MPa)) على التوالي  اما الانضغاطية فقد امتلكت النسبة (4%) افضل قيمة للمادة المتراكبة المنفردة وهي7.04MPa) ).

  اما للمادة المتراكبة الهجينة فقد امتلكت النسبة4%) ) لمسحوقMgO+ZnO) )افضل قيمة لمتانة الصدمة ومتانة الشد ومعامل يونك وهي27.33MPa) (,8.09MPa)),15.2MPa)) على التوالي ,بينما النسبة (8%)لمسحوق (MgO+ZnO)امتلكت افضل قيمة لمتانة الانضغاطية 4.70MPa)), اما أختبار الصلادة فقد تمت ملاحظة زيادة في قيمة الصلادة بعد التدعيم بالنسبة للمادة المتراكبة المنفردة وتزداد قيمة الصلادة بزيادة النسب الوزنية لأوكسيد المغنيسيوم المضاف, اما للمادة المتراكبة الهجينة فيلاحظ نقصان في قيمة الصلادة بعد التدعيم ويستمر النقصان بزيادة نسب أوكسيد المغنيسيوم وأوكسيد الخارصين المضافة. اما بالنسبة للاختبارات الفيزيائية والتي تمثلت بالتوصيل الحراري فقد تمت ملاحظة نقصان في قيمة التوصيل الحراري بعد التدعيم ويستمر النقصان بزيادة نسب التدعيم المضافة للمادة المتراكبة المنفردة اما للمادة المتراكبة الهجينة فيلاحظ كذلك نقصان في قيمة التوصيل الحراري بعد التدعيم لكن بزيادة نسب الاوكسيدين ترتفع قيمة التوصيل الحراري. اما بالنسبة لاختبار الانتشارية فقد امتلك الخليط البوليمري Ep+UPE)) اقل قيمة للانتشارية في الماء المقطر حيث كانت قيمة معامل الانتشار m²/sec) (1.905×10¯¹² واما في المحلول الحامضي فقد أمتلكت النسبة (12%) للمادة المتراكبة المنفردة أقل قيمة لمعامل الانتشار 2.498×10¯¹²m²/sec) )واما للمحلول القاعدي فقد امتلكت النسبة (12%) كذلك اقل قيمة لمعامل الانتشار (1.821×10¯¹²m²/sec),واما للمادة المتراكبة الهجينة  اقل معامل الانتشار في الماء المقطر فكانت للنسبة 12%)) حيث بلغت m²/sec) (5.79×10¯¹²وللمحلول الحامضي امتلكت النسبة (8%) اقل قيمة حيث بلغت (4.157×10¯¹² m²/sec)وللمحلول القاعدي امتلكت النسبة ((12% اوطا قيمة لمعامل الانتشار والتي بلغت m²/sec) (12.968×10¯¹².

 

---

Preparation and study of some physical and mechanical

Properties for the polymer blends reinforcement

By Zina Abdulatif Abbas

Supervised by Sua’ad H.Luaibi

Abstract

 This Work investigated the preparation of polymeric blends of epoxy resin and unsaturated polyester resin (Ep+UPE), (Optimum mixing ratio) selection was based on the results of the impact test. Differential Scanning Calorimetry   (DSc) test showed that the prepared polymer mixes were homogeneous and the best results was for (Ep80%+UPE20%) blend which exhibited one value for glass transition temperature (Tg) equal (112°C).

After  determining the best mixing ratio, (Ep80%+UPE20%). There sets of the polymer mix samples were prepared the first was the (Ep+UPE) blend, and then prepared alone composite material consist of the polymer blend (Ep+UPE) with the different weight percentage of magnesium oxide (4,8,12)%wt . Also, a hybrid composite material prepared consist of the polymer blend (Ep+UPE) plus the magnesium oxide and Zinc oxide powder (Ep+UPE+MgO+ZnO) have the same weight percentage as mentioned above . The preparation process for the composites material was done using the Hand-Layup molding method. Also included in this study were some mechanical and physical tests like Impact resistance, tensile strength, young modulus, compressibility, hardness, thermal conductivity. In addition diffusion coefficient test was also conducted using chemical solutions that include nitric acid (HNO3), sodium hydroxide solution (NaOH) at concentration of (0.05N) as well as distilled water of the results obtained for the mechanical tests, samples with (8%) MgO powder for the alone composite material (Ep+UPE+MgO) had the best value for the Impact strength, tensile strength and the young coefficient which takes of the values of (7.41MPa),(8.30MPa),(13.79MPa) respectively.

The best value for the alone composite material was (7.04MPa) for the compressibility test. The hybrid composite material has the 4% wt of (MgO+ZnO) powder possesses the best value of impact strength ,Tensile strength and young modulus (27.33MPa),(8.09MPa),(15.2MPa) respectively while the percentage weight of 8% wt of (MgO+ZnO)  posses best value of compressive strength was (4.70MPa).

The hardness test results showed an increase in the hardness value after reinforcement with the alone composite material, and the hardness value increases by increasing the weight ratios of the magnesium oxide added for the hybrid composite material a noticed reinforcement and decrease in the value of hardness after continue to decrease with the increase in the ratio of magnesium oxide and Zinc oxide additives. For the physical tests, thermal conductivity values were decreased in values after the alone composite material reinforcement. It continues to decrease with the increase of the added ratios of the alone composite material. The hybrids were also showed noticed decrease in the values of the thermal conductivity after reinforcement, but increases as the added percentage increases. For the diffusion test, the polymer mixture (Ep+UPE) had the lowest value in distilled water, where the diffusion coefficient was (1.905×10¯¹² m²/sec).In the acid solution; the ratio of (12%) for the alone composite material had the lowest value for the diffusion coefficient (2.498×10¯¹²m²/sec). For the basic solution, the ratio of (12%) was also showed lowest values diffusion coefficient (1.82×10¯¹²m²/sec) . The hybrid composite material lowest diffusion coefficient value in the distilled water at the ratio of (12%) (5.79×10¯¹²m²/sec), while for the acidic solution the samples with (8%) additives’ processed the lowest value of (4.157×10¯¹²m²/sec). The basic solution samples at (12%) reinforcement displayed the lowest value for the diffusion coefficient with a value of (12.968×10¯¹²m²/sec).