تحضير ودراسة تأثير مواد مضافة هجينة على الخصائص الحرارية والكهربائية لطلاء الإيبوكسي

الباحث

انوار قاسم سعيد جودي

المشرف

ذو الفقار كريم مزعل

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية هندسة المواد / هندسة البوليمرات والصناعات البتروكيمياوية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Epoxy coating; Hybrid nanocomposite; Thermal properties; Electrical properties

تعتبر المواد المركبة القائمة على الايبوكسي مواد عازلة مفضلة للعديد من التطبيقات الكهربائية ، مثل لوحات الدوائر المطبوعة وأنظمة عزل الجدار الأرضي للمولد ومحولات الراتينج المصبوب ، على الرغم من أن راتنجات الإيبوكسي هي مواد ذات قيمة عالية في تطبيقات الطلاء والالتصاق ., إلا أن التوصيل الحراري لهذا البوليمر تكون في النطاق المنخفض تتراوح من 0.1 إلى 0.3 واط م ٠ كلفن.ممايجعل الايبوكسي غير مناسب لتطبيقات تبديد الحرارة , يمكن أن تؤدي إضافة دقائق التقوية غير العضوية إلى Bale الإيبوكسي إلى تحسين التوصيل الحراري بشكل كبير ويمكن أن تؤثر أيضًا على الخصائص الميكانيكية للمواد المركبة. يضيف هذا البحث إلى فهمنا لكيفية صنع طلاء من مواد مركبة متناهية الصغر موصل حراريًا وعازلا للكهرباء مع الحد الأدنى من محتوى التحميل لتحقيق موصلية حرارية عالية وعزل كهربائي فائق . وقد أوصي بالطلاء الهجين الذي يشتمل على نوعين من الدقائق بأشكال وأحجام مختلفة. نظرًا لقدرة مزيج من الدقائق الموصلة الحرارية على زيادة كثافة التعبئة ، مما يسمح للدقائق الصغيرة باحتلال الفراغ بين الدقائق الكبيرة المجاورة ، يمكن إنشاء شبكات موصلة حراريًا ذات مقاومة حرارية منخفضة باستخدام نسب حشو أقل. في هذه الدراسة ٠ تم تطوير طلاء جديد واقي من التآكل مع خصائص التبديد للحرارة والعزل الكهربائي الذي يمكن استخدامه لحماية التوربينات في السيارات أو السفن أو الطائرات ، وكذلك في الصناعة الكهربائية والتطبيقات الإلكترونية المتمثلة بوحدة المعالجة المركزية للمركبات ECUs ، ويتم مقارنتها بالخواص الميكانيكية , الحرارية , والكهربائية والاستقطاب الديناميكي الفعال لمواد الطلاء باستخدام الايبوكسي كطور اساس والدقائق النانوية الغير عضوية كطور تقوية . تم توفير خصائص التبديد للحرارة والعزل الكهربائي بواسطة استخدام أوكسيد المغنيسيوم (MgO) ونتريد البورون السداسي (h-BN) ، حيث يوفر MgO عددًا من الخصائص الجذابة ، بما في ذلك العزل الكهربائي ، فضلاً عن كونها منخفضة التكلفة وغير ضارة. وفي الوقت Aud يبدو أن BN على وشك تطوير مواد لاصقة موصلة بدرجة حرارة عالية لتطبيقات الطلاء المبدد للحرارة وعازل للكهرباء أفضل من دقائق الجرافين النانوية. تم تحضير المواد المركبة النانوية والطلاءات النانوية باستخدام طلاء الغمر بالمحلول واستخدام تركيزات مختلفة من الدقائق النانوية (BN) ، (MgO) والدقائق الهجينة (بنسبة 1: 1) مع نسبة الوزن ( 3, 1, 0 wt 7, 5,).تم فحص خصائص المواد المركبة النانوية باستخدام( (FESEM) ، (XRD) (FTIR) ، (AFM) والفحوصات الحرارية والكهربائية بالإضافة الى الفحوصات الميكانيكية (اختبار الشد ¢ اختبار الصدم ¢ اختبار متانة الكسر ، صلادة (1 Shor ، اختبار التصاق الانسحاب) واختبار الاستقطاب الديناميكي الفعال. وفحص سمك الطلاء . أظهرت النتائج أن نتائج (FTIR) قد أثبتت عدم وجود تفاعل كيميائي ، وهناك تفاعل فيزيائي فقط بين الدقائق النانوية و بوليمر الايبوكسي. أثبتت نتائج DSC أن هناك زيادة في قيمة Tg وتعزز بنحو 15 / عند 7 / من الدقائق النانوية الهجينة مقارنة بالإيبوكسي النقي ومركبات نانوية أخرى غير هجينة ¢ مما يشير إلى تحسن في الاستقرار الحراري والخصائص الميكانيكية.في صور 417371 © أظهرت النتائج عند زيادة محتوى التقوية تزداد خشونة المواد المركبة النانوية .وجد أنه تم الحصول على تحسن كبير في الخصائص الحرارية دون تأثير سلبي على الخواص الكهربائية عند إضافة دقائق MgO و BN والدقائق النانوية الهجينة إلى بوليمر الايبوكسي حيث عززت إضافة7 ” بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة, الموصلية الحرارية coll gay 95/ وتحسنت المقاومة الكهربائية حوالي 271 مقارنة بالدقائق النانوية غير الهجينة والأيبوكسي النقي. إضافة 7 بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة حسنت كل من (قوة الشد ،معامل المرونة ، صلادة 510 0 قوة الصدم ، متانة كسر الشد المضغوط Ky ١متانة الحافة المفردة المنحنية >1 ، قوة سحب الالتصاق حوالي )£19 21062376 ، 256 ٠ 268 ، 41“ و 69) 7) على التوالي ، بالمقارنة مع الايبوكسي النقي و المواد المركبة النانوية الأخرى غير الهجينة.أدت إضافة 7/بالوزن من الدقائق النانوية الهجينة إلى تعزيز كفاءة التثبيط coll gay 187 مقارنة بالإايبوكسي النقي والمركبات الناوية الاخرى الغير هجينة. في صور FESEM ، تحتوي دقائق MgO النانوية على حجم حبيبي خشن لكن دقائق BN النانوية تظهر حجمًا حبيبي أدق ٠ كما تم إثبات أن الدقائق النانوية الهجينة قادرة على توفير آليات تقوية فعالة في المواد As yall الايبوكسية كما هو موضح بواسطة الصور المجهرية JFESEM

Epoxy and epoxy based composites are preferred insulating materials for several electrical applications, such as printed circuit boards, generator ground wall insulation systems, and cast resin transformers, Although epoxy resins are extremely valuable materials in coatings and adhesion applications, thermal conductivity of these polymer resins is in a low range from 0.1 to 0.3 W/m·K. It make epoxy insurable use in heat dissipation application . The addition of inorganic nano particles into the epoxy material can significantly improve the thermal conductivity and mechanical properties of the nanocomposite. this the easiest way to reach the aimed technological goals such as heat dissipation. In this study, it is developed a new corrosion protective coating with heat dissipation and electrical insulation that can be used to protect turbines in automobiles, ships, or planes, as well as in the electric and electronic industry such as Automotive electronic control units (ECUs) , using epoxy as matrix phase and MgO, h-BN and 1:1 MgO/H-BN hybrid nanoparticles as strengthening phase and it is compared the mechanical, thermal, electrical properties and Potentiodynamic Polarization of nanocomposites coating. Heat dissipation and electrical insulation were provided by magnesium oxide (MgO) and hexagonal boron nitride (h-BN), MgO offers a number of appealing properties, including affordable ,harmless and good electrical insulation Meanwhile, BN appears to be on the verge of developing high temperature conductive adhesives for heat dissipations coating applications with better electric insulation than graphene nanoparticles. Nanocomposites coating were prepared using Dip coating with different concentrations of nanoparticles (NP) MgO , BN or hybrid (with ratio1:1) with weight percent ( 0, 1, 3, 5 and 7 Wt %). The characteristics of the polymer nanocomposites were investigated using (FTIR,XRD, FESEM, AFM, Thermal and Electrical measurements, Tensile Test, Impact test, Fracture Toughness test, Shor D hardness, Pull-Off Adhesion test and Potentiodynamic Polarization test and Coating Thickness measurement . In FESEM images, MgO NP has a coarse size but BN shows a finer size, The addition of 7 wt % hybrid nanoparticles improved the tensile strength , about 19 % as compared of pure epoxy and another non hybrid nanocomposites .The addition of 7% hybrid nanoparticles enhanced (Tensile Strength ,Modulus of Elasticity ,Shor D Hardness, The Impact Strengths, The Compact Tension Fracture Toughness KIC ,The Single Edge Notched Bending KIIC, Pull off Adhesion Strength) about (19 % ,37%, 10,%56% ,68%,41% and 69%) Respectively ,as compared to pure epoxy and another non hybrid nanocomposites .The addition of 7% hybrid nanoparticles enhanced the efficiency of inhibition about 87% as compared to pure epoxy and another non hybrid nanocomposites . The 1:1 MgO/h-BN hybrid is chosen as an appropriate filler to prepare nanocomposites coating with the best efficiency of inhibition . In addition, the application of hybrids in thermally conductive and electrical insulation coatings are also worth investigating due to good electrical insulation and mechanical strength of MgO nanoparticles and high thermal conductivity of h-BN nanoparticles.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب