قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تبحث في تأثير المضافات على التحلل الحراري وعمر بقاء البوليمر

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (تأثير المضافات على التحلل الحراري وعمر بقاء البوليمر) للطالبة (ايمان نصر فاضل) التي انجزتها باشراف التدريسي في القسم (أ.م.د. محمد عبد النبي ثجيل).

ونوقشت من قبل الذوات المدرجة اسمائهم فيما يلي :

أ.م.د. عبد الحميد رحيم مهدي                رئيسا

أ.م.د. اوهام محمد حميد                       عضوا

أ.م. انعام وادي وطن                          عضوا

أ.م.د. محمد عبد النبي ثجيل                  عضوا و مشرفا

وتهدف الرسالة الى :

1. تحضير ودراسة ماده متراكبه مكونه من راتنج البولي مثيل ميثاكريلات (PMMA) والمدعم بمسحوق النحاس واكسيد النحاس كلا على حده وبنسبه وزنيه وهي 10%)Wt).

2. دراسة الخصائص التركيبية: (XRD ، Optical Microscopy).

3. دراسة الخصائص الحرارية: وتشمل (التوصيلية الحرارية، الاستقرار الحراري, حساب طاقه التنشيط عند معدلات تسخين مختلفة).

4. تحديد عمر بقاء الافتراضي لهذه المواد.

5. اجراء مقارنه بين الخصائص أعلاه بالاستناد الى نوع ماده الإضافة وحسب النسبة الوزنية المضافة.

6. دراسة بعض الخصائص البصرية: (الامتصاصية, معامل الامتصاص, فجوه الطاقة البصرية).

وتم في هذا البحث تحضير متراكبات البوليمر المطاوع للحرارة مثل بولي مثيل ميثاكريلايت (PMMA) والمدعم بالجسيمات المايكروية النحاس (Cu), أوكسيد النحاس (CuO) وبنسبة وزنية 10% وذلك باستخدام الكلوروفورم كمذيب بطريقة الصب.

      تمت دراسة بعض الخصائص الفيزيائية للعينات المحضرة المتمثلة بالخصائص التركيبة (XRD, Optical Microscopy), الخصائص الحرارية (التوصيلية الحرارية,و الاستقرار الحراري, حساب طاقة التنشيط عند معدلات التسخين مختلفة, و تحديد عمر بقاء البوليمر), والخصائص البصرية (الامتصاصية, معامل الامتصاص, وفجوة الطاقة البصرية). وقد اشارت نتائج الخصائص التركيبية الى ان معدل الحجم البلرات للنحاس كان بحدود (360nm) و لأوكسيد النحاس كان بحدود (100nm), ولاحظنا من خلال صور المجهر الضوئي توزيع المادة المايكروية داخل مادة الأساس (البوليمر PMMA) بشكل متجانس.

    بينما أظهرت نتائج الخصائص الحرارية ان اعظم توصيلية حرارية عند (PMMA/Cu) مقارنة مع (PMMA/CuO) و (PMMA) النقي, اما بالنسبة الى دراسة الاستقرار الحراري فقد استعين بمنحنيات قياس الوزني الحراري (TGA) للعينات المحضرة وبمعدلات تسخين مختلفة min/℃4, 6, 10)) حيث تبين ان (PMMA/CuO) يمتلك افضل استقرار حراري مقارنة مع (PMMA/Cu) و (PMMA) النقي. لحساب طاقة التنشيط عند مستويات التحول محددة وجد ان طاقة التنشيط تكون افضل قيمة للمتراكب (PMMA/CuO) وكانت قيمتها (175kJ/mole), ويليه المتراكب (PMMA/Cu) وقيمته (155kJ/mole), اما طاقة التنشيط ل(PMMA) كانت (131kJ/mole), عند مستوى التحول  15%وهذا يبين تأثير اضافة (Cu, CuO), وكذلك تم حساب عمر بقاء للعينات عند مستوى التحول  15%وبالاعتماد على معلوماتTGA حيث تبين ان زمن بقاء المتراكب (PMMA/CuO) افضل ويليه (PMMA/Cu) ثم (PMMA) عند جميع دراجات الحرارة. اضافة الى ذلك فان ارتفاع درجات الحرارة يؤدي الى تقليل عمر البقاء.

    اما بالنسبة للخصائص البصرية فقد أظهرت النتائج ان اعلى قيمة للامتصاصية ومعامل الامتصاص كانت (PMMA/Cu), (PMMA/CuO), (PMMA) على التوالي. كما أظهرت النتائج ان قيمة فجوة الطاقة للانتقالات الالكترونية المسموحة والممنوعة للبوليمر تقل عند التدعيم ب(Cu, CuO), وان اقل قيمة لفجوة طاقة كانت عند (PMMA/Cu). 

و اوصى الطالب بامكانية اجراء الدراسات المستقبلية (Future studies):

• دراسة تأثير اضافة (Cu/CuO) على الخصائص الميكانيكة PMMA.

• دراسة الخصائص العزلية والتوصيلية الكهربائية للمتراكبات PMMA.

• دراسة تأثير طريقة التحضير على الخصائص الفيزيائية لأغشية المتراكبات .PMMA

• حساب معامل التمدد الحراري للمتراكبات وتحديد درجة حرارة الانتقال الزجاجي لها.

• دراسة الثوابت البصرية للمتراكبات .PMMA.

• دراسة تأثير اضافة نسب وزنية مختلفة على الخصائص الفيزيائية لمتراكبات .PMMA 

  ---

   

  Effect of additives on the thermal degradation and lifetime of polymer

  By Eman Nasir Fadhil

  Supervised by Asst.prof.Dr.Mohammed Abdulnabi

  Abstract

  In this study, prepare composites of thermoplastic polymer polyamethyl methacrylate (PMMA) and reinforcement copper particles (Cu), copper oxide (CuO) and weight fraction10%were prepared using chloroform as a solvent by casting method. Some physical properties have been studied, such as: Structural properties(XRD, and optical microscopy), thermal properties (thermal conductivity, thermal stability, calculation of activation energy at different heating rates, and determination of polymer lifetime), and optical properties (absorbance, absorption coefficient, and energy gap).The results of the structural properties were indicate that the rate size of the crystals of the copper was about 360nm and the copper oxide was about 100nm. The researcher observed from the photos of the optical microscope the distribution of the micron material inside the polymer material PMMA uniformly, while the results of the thermal properties showed that the greatest thermal conductivity at (PMMA/Cu) compared with the (PMMA/CuO) and PMMA pure. As for the  thermal stability study it used the curves of thermal weight measurement (TGA)samples prepared with different heating rates (4, 6, 10)℃/min Turns out that (PMMA/CuO) had the best thermal stability compared with PMMA pure and (PMMA/Cu).To calculate energy activation at specific transformation levels, it was found that the activation energy was the best value for the composite(PMMA/CuO) at (175kJ/mole) followed by (PMMA/Cu)at(155kJ/mole)followed by (PMMA) at )131kJ/mole). The level of the conversion15%this shows the added effect (Cu, CuO). The survival time of the samples was calculated at 15% conversion rate and based on TGA information. The (PMMA/CuO) time was better followed by (PMMA/Cu) and PMMA at all heat bikes. In addition, high temperatures lead to reduced survival

  While,   for the optical properties, the highest absorption and absorption parameters were (PMMA/Cu), (PMMA/CuO) and PMMA respectively. The results showed that the values of the energy gap of the allowed and prohibited polymer transitions were less than Cu (CuO) and the lowest value of the energy gap was PMMA/Cu