Share
دراسة بعض الخواص الفيزيائية للايبوكسي المدعم بدقائق نانوية == STUDY OF SOME PHYSICAL PROPERTIES OF EPOXY REINFORCE WITH NANO PARTICLES
Author name:
صفاء عبد صالح
Supervisor name:
وداد حمدي جاسم
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Doctorate
University:
University of Baghdad - Ibn Al-Haytham College Of Education For Pure Sciences - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1865 - p.pdf
Abstract:
تم استخدام مادة الايبوكسي (EP) مع نسب خلط حجمية مختلفة (1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15 و20%) من الجسيمات الزركونيا ( 2(ZrO والمغنيسا ( MgO) النانوية ومن الجسيمات 2 ZrO وMgO المايكروية لتحضير متراكبات الايبوكسي النانوية ومتراكبات الايبوكسي المايكروية لفحص ودراسة بعض من خصائصها الميكانيكية (متانة الانحناءومعامل الانحناء ومتانة الكسر وقوة الصدمة والصلادة ) والخواص الكهربائية العزلية ( ثابت العزل الكهربائي وزاوية ظل الفقد والتوصيلية الكهربائية) والخواص الحرارية (التوصلية الحرارية ودرجة الانتقال الزجاجي)طريقة تحضير عينات الايبوكسي وعينات متراكبات الايبوكسي النانوية وعينات متراكبات الايبوكسي المايكروية تضمنت مراحل الخلط الميكانيكي ومجانس خلط الامواج فوق الصوتية واستخدام منظومة التفريغ. تم استخدام فحص الانحناء ذي النقاط الثلاث وفحص وقوة الصدمة وفحص الصلادة وفحص السعة الكهربائية العزلية وفحص الماسح التفاضلي السعوي الحراري وفحص مجهر المسح الالكتروني وفحص التوصيل الحراري لفحص عينات الايبوكسي ومتراكباتة النانوية والمايكروية وقد اظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من فحص متانة الانحناء ذي النقاط الثلاث زيادة تدعيم الخصائص الميكانيكية لمتراكبات الايبوكسي الزركونيا النانوية ,ان نسبة 2% من الخلط تؤدي الى اعلى نسبة تدعيم لا متانة الانحناء بلغت 52% اما معامل الانحناء فتضاعف مرتين عند هذه النسبة وايضزاادة متانة الكسر لتصل الى 86% مقارنة مع نتائج عينة الايبوكسي واما قوة الصدمة فقد بلغت 51% وارتفعت صلادة المادة 5% نسبة التدعيم 2% . وقد ظهر الكسر اللدن بشكل واضح في بعض منحنيات الاجهاد - الانفعال في متراكبات الايبوكسي زركونيا.كما اظهرت الخصائص الميكانيكية لمتراكبات الايبوكسي مغنيسيا النانوية زيادة تدعيمها بزيادة نسب الخلط الحجمية لجسيمات المغنيسيا النانوي في التراكيز القليلة (< 5%) حيث اظهرت النسبة 4% من MgO اانانوية اعلى قيمة لقوة الانحناء حيث ازدادة بنسبة 47% مقارنة EP) ) في حين معامل الانحناء ارتفع بنسبة 74% مقارنة EP) ) في حين متانة الكسر لمتراكبات الايبوكسي مغنيسيا النانوية فتضاعفت بحدود اربع مرات عن الايبوكسي وقد بلغت قوة الصدمة 65% عند نسبة التدعيم وارتفعت صلادة المادة 3% مقارنة EP) ) لوحده. وقد ظهر الكسر اللدن بشكل واضح في منحنيات الاجهاد - الانفعال في متراكبات الايبوكسي مغنيسيا..الخصائص الميكانيكية لمتراكبات الايبوكسي زركونيا المايكروية ومتراكبات الايبوكسي مغنيسيا المايكروية اظهر انخفاض في خصائصها الميكانيكية بارتفاع نسب الخلط الحجمي للجسيمات المايكروية للزركونيا وللمغنيسيا ما عدا معامل الثني فقد زاد بارتفاع نسب الخلط الحجمي لجسيمات الزركونيا والمغنيسيا المايكروي.وهذا يظهر تفوق الجسيمات النانوية عن الاخرى المايكروية حيث اضافتها بنسب ضئيلة تؤدي الى تحسين ملحوظ في الصفات الميكانكية والتي يتم تفسيرها عن طريق الصور الماخوذة عن مجهر الماسح الالكتروني والتي اظهرت البنية التركيبة لسطح الكسر لمتراكبات الايبوكسي زركونيا النانوية ولمتراكبات الايبوكسي مغنيسيا النانوية بوجود شقوق نانوية عند نسب خلط حجمية معينة ,وقد بينت صور الكسر انتهاء اغلب الشقوق من التركيب بسب وجود الاضافات لجسيمات الزركونيا والمغنيسيا النانوية فكانت اقل ما يمكن في نسب2 % من نسب الخلط الحجمي لجسيمات الزركونيا النانوي وعند 4% من نسب خلط حجمي لجسيمات المغنيسيا النانوي. وهذا معزز من النتائج العملية التي حصلنا عليها عند هذه النسب الضئيلة الاضافة واثرها في تحسين الصفات الميكانيكية للايبوكسي.ان الخصائص الكهربائية العزلية لمتراكبات الايبوكسي زركونيا النانوية ولمتراكبات الايبوكسي مغنيسيا النانوية اظهرت زيادة تدعيم ثابت العزل الكهربائي عند نسب الخلط الحجمية الواطئة لجسيمات الزركونيا والمغنيسيا النانوية في حين في نسب الخلط العالية (> 10%) بداء ثابت العزل الكهربائي لمتراكب الايبوكسي مغنيسيا الناوني بالارتفاع عن اعلى نسبة تحسن في حين ثابت العزل الكهربائي لمتراكب الايبوكسي زركونيا بالانخفاض. في حين ان زاوية ظل الفقد لمتراكب الايبوكسي زركونيا النانوي تزداد زيادة طفيفة بزيادة نسب الخلط الحجمي لجسيمات الزركونيا النانوي في حين زاوية ظل الفقد لمتراكب الايبوكسي مغنيسيا النانوي تقل بنسب قليلة بزيادة نسب الخلط الحجمي لجسيمات المغنيسيا النانوي.التوصيل الحراري لمتراكبات الايبوكسي زركونيا النانوية ولمتراكبات الايبوكسي مغنيسيا النانوية لها نفس السلوك نسب خلط حجمية مختلفة (1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15 و20%) ان التوصيل الحراري لكلا المتراكبتين (لمتراكب الايبوكسي زركونيا النانوي ولمتراكب الايبوكسي مغنيسيا النانوي) يزداد بزيادة نسب الخلط الحجمية لجسيمات زركونيا ومغنيسيا النانوية. تمتلك المتراكبات النانوية توصيل حراري اقل من المتراكبات المايكروية. اما المتراكبات النانوية فقد امتلك متركبت الزركونيا قيما اعلى للتوصيل الحراري مقارنة بمتراكبة المغنيسيا. | Epoxy with various mix ratio of concentration 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15 and 20% of ZrO2, MgO nanoparticles and ZrO2, MgO microparticles were used to prepare epoxy microcomposites and epoxy nanocomposites in order to study the several mechanical properties (flexural strength, flexural modulus , fracture toughness, impact strength and hardness) and electrical properties (dielectrical constant , dissipation factor and thermal conductivity) and thermal properties (thermal conductivity and Tg).The molding process was used to prepare epoxy and their nanocomposite and microcomposite samples using, ultrasonic homogenizer and shearing mixer. Three point bending examine, impact strength examine, hardness shore D examine, The LCR meter examine, Scanning Electron Microscope (SEM) examine and Differential Scanning Calorimeter (DSC) were used also.The results where obtained to form 3 - point bending examine illustrated that the mechanical properties of EP/ ZrO2 nanocomposites were increased with increasing concentration of ZrO2 nanoparticles. The ratio of about 2% vol. fraction lead to Maximum improvement in flexural strength was 52%. flexural modulus improvement was doubled at this ratio of vol. fraction, fracture toughness is improved about 86% at 2% vol. fraction, impact strength is improved about 51% at 2% vol. fraction , while hardness is improved about 5% at 2% vol. fraction comparing with results of epoxy sample. Ductile behavior appears in some stress - strain curves of obtained for EP/ ZrO2 nanocomposites. The mechanical properties of EP/ MgO nanocomposites were increased with increasing concentration of MgO nanoparticles at low volume fractions (˂ 5%) of MgO nanoparticles. Flexural strength improved 47% at 4% vol. fraction. Flexural modulus is improvement about 74% at 4% vol. fraction, fracture toughness is rise about four times at 4% vol. fraction. impact strength is improved about 65% at 4% vol. fraction, while hardness is improved about 3% at 4% vol. fraction . Ductile behavior almost appears in stress - strain curves of EP/ MgO nanocomposites. The mechanical properties for epoxy ZrO2/ MgO microcomposites reduce with increasing concentration of ZrO2/ MgO microparticles. this show nanoparticles overcome for others microparticles; thus addition quit small amounts .lead to particularly improvement in mechanical properties ,which can be explain through the pictures . Scanning Electron Microscope (SEM) pictures show the topography of fractured structure of EP/ ZrO2 nanocomposites and EP/ MgO nanocomposites with nanocracks of the epoxy structure at some of volume fractions of ZrO2/ MgO nanoparticles, while the topography of fractured structure show the nanocracks almost vanish from the structure because of adding ZrO2/ MgO nanoparticles was at minimum value at 2% vol. fraction of ZrO2 nanoparticles and 4% vol. fraction of MgO nanoparticles . this enhance by experimental results which we got it in the small raito addition .their influence to improve mechanical properties of epoxy. Dielectrical properties of EP/ ZrO2 nanocomposites and EP/ MgO nanocomposites show; Dielectric constant improved at low volume fraction of ZrO2/ MgO nanoparticles, while at higher concentration (> 10%) Dielectric constant of EP/ MgO nanocomposites stile increased and Dielectric constant begin to reduce in EP/ ZrO2 nanocomposites. Tan delta of EP/ ZrO2 nanocomposites little increase with increasing volume fraction ZrO2 nanoparticles, while Tan delta of EP/ MgO nanocomposites begin to reduce with increasing volume fraction of MgO nanoparticles.Thermal conductivity for EP/ ZrO2 nanocomposites and EP/ MgO nanocomposites have the same behavior with 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, and 15% vol. fraction. thermal conductivity of both EP/ ZrO2 nanocomposites and EP/ MgO nanocomposites increase with increasing the volume fraction. EP/ MgO nanocomposites and EP/ MgO nanocomposites have thermal conductivity lower than from EP/ MgO microcomposites and EP/ MgO microcomposites
