Fulltext

A study of the effect of silica particles addition on some physical properties of PVC as a packaging material

دراسة تأثير اضافة جسيمات السيلكا على بعض الخواص الفيزيائية للبولي فينيل كلورايد كمادة تعبئة و تغليف

Zahra`a M. Ali زهراء محسن علي --- Nahida J. H. ناهدة جمعة حميد

Iraqi Journal of Physics المجلة العراقية للفيزياء
ISSN: 20704003 Year: 2015 Volume: 13 Issue: 26 Pages: 76-91
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

In this work, varying compositions of SiO2 micro filler were added with the Polyvinyl Chloride (PVC) and samples have been prepared using film casting technique. The results have been analyzed and compared for PVC samples with (1 wt%, 3 wt%, 5 wt% and 10 wt%) SiO2 micro filler. Mechanical characteristics such as tensile strength, elongation at break and Young`s modulus were measured for all the samples, where the tensile strength was increased from 8.39 Mpa for purified PVC to 16 Mpa for 3% SiO2/PVC composite. Also, thermal conductivity measurement values illustrated that composite materials have a good thermal insulation at 10 wt. %, thermal conductivity was decreased from 0.1684 W/m. K for PVC to 0.1310W/m. K at 10% SiO2/PVC composite. Absorptivity test was also carried out for these samples, the results of this study proved that PVC and SiO2-PVC composites have low diffusion coefficients ranging from (10-13- 10-10 m2/s). Similarly, the dielectric properties like dielectric constant, loss factor, resistance, and volume resistivity were performed; the dielectric constant was increased from 2.1039 for PVC to 3.658 for 3% SiO2/PVC composites, while the dielectric loss factor was decreased from 0.0144 for PVC to 0.0137 for 5%SiO2/PVC composite. The values of resistance were increased from 17259.99(Ω) for purified PVC to 29185.75(Ω) for 10% SiO2/PVC composites. Volume resistivity was increased from 0.3794 x109 (Ω. cm) for PVC to 0.5179x109 (Ω. cm) for 10% SiO2/PVC composites. FTIR spectroscopy was employed for all PVC-composite samples and its results were investigated, there are systematic increases in absorbance intensity spectra with SiO2 ratios attributed to good distribution of inorganic fillers (Symmetric increases). The microstructure and morphology of the prepared samples were investigated by using optical microscope. It can be observed that, the samples with (3% SiO2/PVC) are glossy and smooth without agglomeration of (SiO2) particles in (PVC) matrix. The results demonstrate that PVC-composite films prepared in this study show promising potential to achieve good materials for plastic packaging applications.

في هذا البحث، اضيفت مكونات مختلفة من مالئات السليكا المايكروية الى البولي فينيل كلورايد وتم تحضير العينات بأستخدام تقنية صب الأفلام. و قد تم تحليل ومقارنة النتائج لعينات PVCعند (1 wt%, 3 wt%, 5 wt% and 10 wt%) من مالئات السليكا المايكروية. تم قياس الخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد، الاستطالة عند الكسر، ومعامل يونك لجميع العينات، حيث زادت قوة الشد من 8.39 Mpaلمادة PVC الى 16 Mpa عند التركيز SiO2/PVC 3%. ايضا تم تنفيذ اختبار الموصلية الحرارية حيث اظهرت النتائج ان متراكبات SiO2/PVCتمتلك عزل حراري جيد عند التركيز %10 حيث انخفضت قيمة التوصيلية الحرارية من 0.1684 W/m. K لمادة PVCالى 0.1310W/m.K عند التركيز10% SiO2/PVC. ايضا اجري اختبار الامتصاصية لهذه العينات، اثبتت نتائج هذه الدراسة انPVC ومتراكباته تمتلك معاملات انتشار واطئة تتراوح بين (m2/s 10-10- 10-13) . وبالمثل اجري اختبار الخصائص العزلية: ثابت العزل الكهربائي، معامل الفقد، المقاومة، والمقاومة الحجمية، حيث ازدادت قيمة ثابت العزل الكهربائي من2.1039 لل PVC الى 3.658لل ( 3% SiO2/PVC بينما انخفضت قيمة معامل الفقد من 0.0144لل PVC الى (5%SiO2/PVC) 0.0137. وقد زادت قيمة المقاومة من 17259.99Ωلمادة PVC الى 29185.75 عند التركيز( (10% SiO2/PVC، اما قيمة المقاومة الحجمية فقد زادت من 0.3794 x109 Ω. cmلمادة ال PVCالى 0.5179 x109 (Ω. cm)عند التركيز.(10% SiO2/PVC) اجريت فحوصات ((FTIR الطيفية لمتراكبات ال (PVC)وتم تفسير نتائجها حيث اظهرت النتائج ان هتاك زيادات منتظمة في شدة الامتصاص مع زيادة نسب ((SiO2 وهذا يعزى الى التوزيع المتجانس للمادة المضافة.ولقد تم الكشف عن التركيب البنيوي للعينات المحضرة بأستخدام المجهر الضوئي. حيث لوحظ ان العينات ذات التركيز (3%SiO2/PVC)تمتلك سطوح صقيلة و ذات مظهر لامع تخلو من تجمعات الدقائق السليكونية. تظهر النتائج ان متراكبات ال PVC التي اعدت في هذه الدراسة تمتلك امكانيات واعدة كونها تتميز بخواص تلائم تطبيقات التعبئة والتغليف البلاستيكية.

Keywords

Silica --- Physical properties --- PVC --- Plastic packaging --- Polymer composites.