المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

The influence of castor oil as the coupling agent on mechanical properties of linear low density polyethylene/cement kiln dust composites

الملخص
تم في هذه الدراسة بحث تأثير إضافة زيت الخروع كعامل رابط على الخواص الميكانيكية لمواد بوليميرية مركبة مكونة من بولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي مع غبار الإسمنت. في البداية حضرت هذه المواد المركبة والتي تحتوي على كميات مختلفة من غبار الإسمنت (2، 4 ، 6 ، 8 % نسبة الى البوليمر) بطريقة خلط المصهور. بعد ذلك درست خصائصها الميكانيكية، وهي مقاومة الشد، ومعامل المرونة، والاستطالة عند الكسر ، والصلادة و مقاومة الصدم. من الواضح ان إضافة غبار الإسمنت أثرت على منحنى الإجهاد - الانفعال للمواد المركبة المحضرة ، حيث يبدو أن 6٪ من غبار الإسمنت نسبة إلى البوليمر هي القيمة الحرجة التي تم عندها خفض الخصائص الميكانيكية لهذه المواد المركبة بشكل كبير. عند هذا المحتوى من غبار الإسمنت تغير المركب البوليمرى المحضر من مادة مرنة / قوية إلى مادة صلبة / هشة والتي امتازت بقوة شد عالية ، ومعامل مرونة عالي، وصلادة عالية ، واستطالة عند الكسر منخفضة. تمت دراسة تأثير إضافة زيت الخروع كعامل رابط على الخواص الميكانيكية للمواد البوليميرية المركبة المحضرة. تشير النتائج إلى أن إضافة زيت الخروع أدت إلى زيادة كمية محتوى غبار الإسمنت في المواد الناتجة دون التأثير على الخواص الميكانيكية الأخرى للبوليمر، حيث يعمل زيت الخروع كعامل رابط بالإضافة إلى مادة ملدنه، مما أدى إلى تكوين مواد بوليميرية مركبة مرنة/قوية والتي تمتاز بخصائص ميكانيكية جيدة. يُعزى هذا الأخير إلى توزيع أفضل لغبار الاسمنت في البوليمر في وجود جزيئات زيت الخروع، حيث يلعب زيت الخروع دوراً مهما في زيادة الترابط بين جزيئات غبار الاسمنت وسلاسل البوليمر وبالتالي يمكن تحقيق توزيع جيد لجزيئات غبار الاسمنت في البوليمر مما يؤدى الى تحسين كبير في خصائصها الميكانيكية.
Abstract
The study investigates the effect of adding castor oil (CO) as the coupling agent on the mechanical properties of linear low density polyethylene (LLDPE)/cement kiln dust (CKD) composites. Composites containing various amounts of the CKD (2, 4, 6, and 8 wt% relative to polymer) were initially prepared by melt mixing method and their mechanical properties, namely the tensile strength, elastic modulus, elongation at break, impact strength and shore D hardness were studied. The addition of CKD clearly affected the stress-strain curves of the composites, where 6 wt% CKD relative to polymer seems to be the threshold value at which the mechanical properties of the composite downgraded dramatically. At this CKD content, the composite changed from soft/tough material to hard/brittle material with high tensile strength, high elastic modulus, high shore D hardness, low impact strength and low elongation at break value. The effect of adding CO as the coupling agent on the mechanical properties of the obtained composites was investigated. Results indicate that the addition of CO led to increase the CKD content and the formation of soft/tough material with improved impact resistance and better elasticity. CO acted as a coupling agent as well as a plasticizer, which led to increase the amount of CKD content in the composite without affecting the mechanical properties of the polymer. The latter was attributed to a better CKD particle distribution in the polymer matrix at the presence of CO molecules. CO played a vital role in increasing the interaction between CKD particles and polymer chains, therefore good dispersion of CKD particles in the polymer matrix could be achieved, leading to composites with good mechanical properties.