الملخص

ينتج عن إضافة المواد المالئة النانومترية غير العضوية إلى البوليمرات أصناف جديدة من المواد المركبة التي تجمع بين خواص الحبيبات النانومترية من قوة ميكانيكية ومعامل مرونة عالي وثبات حراري، وخواص البوليمر الذي يمتاز بسهولة التشكيل والمرونة. دفع هذا الاستنتاج إلى إجراء بحث تضمن مزج مسحوق من الزركونيا النانومترية بمتوسط حجم حبيبي قدره حوالي 28 نانومتر وبنسب وزنيه تتراوح بين 0 % إلى 12 % مع البوليثين عالي الكثافة. أجريت عملية كبس لهذه الخلطات المركبة من النانو زركونيا والبوليثين عند درجة حرارة 170 درجة مئوية ولمدة 3 دقائق لغرض الحصول على صفائح من مادة مركبة. تم تعريض هذه الصفائح لاختبار الشد الميكانيكي وفحص للبنية المجهرية باستخدام مجهر المسح الالكتروني لتقييم مدى انتشار حبيبات النانو زركونيا خلال المادة البلمرية.
أظهرت النتائج المتحصل عليها انخفاض في مقاومة الشد القصوى مع زيادة محتوى النانوزركونيا وهذا يمكن أن يكون راجع إلى الزيادة في الحجم الحر (Free volume) وإضعاف قوة الترابط بين جزيئات البوليمر. أوضح الفحص المجهري انتشار حبيبات النانوزركونيا بشكل جيد خلال البوليمر بالنسبة للعينة المحتوية على 12% نانوزركونيا.

ABSTRACT

Addition of nanocrystalline inorganic fillers to polymeric materials represent a new class of materials which combine the properties of inorganic particles (mechanical strength, modulus, thermal stability) with ease of processing and the flexibility of the organic polymer matrix. This has prompted the present work which involved blending nanocrystalline zirconium oxide, zirconia, powder of an overall average particle size of about 28 nm with high density polyethylene (HDPE) and then hot pressed at 170C for 3 minutes to produce composite sheets. The weight percentage of nanozirconia in the composite was varied from 0 to 12%. The composite sheets were subjected to tensile testing and scanning electron microscopy (SEM) to assess the degree of dispersion of nanozirconia particles within the polymer matrix.
The results obtained showed that the maximum tensile strength decreased with an increase in the nanozirconia content. This may be due to a consequent increase in free volume and lowering of the interaction between the polymer molecules.
SEM investigation showed the nanozirconia particles to be dispersed within the polyethylene matrix to a fairly good extent for the composite specimen containing 12 % nanozirconia.