Weathering effect Weathering effect on the mechanical properties of PEO/PVA blends

Abstract

ABSTRACT  Poly ethylene oxide PEO / Poly vinyl alcohol PVA  blends were prepared by cast method at different concentration (25%,30%,35%,40%,and 50%). Samples miscibility ,and thermal stability were studied  by using differential scanning calorimetry(DSC),and thermo gravimetric analysis (TGA) analysis. The results proved that there was one glass transition temperature for PEO/PVA up to 30% that was attributed to its miscibility. This miscibility associated with (Hydrogen  bonds) between (Hydroxyl group) in PVA, and PEO, whereas there were two glass transition temperature for the blends ratio more than 30%PEO,that was due its immiscibility. The results proved increase in (Tg) with PEO loading: whereas the melting point was fixed about(Tm=310°C). TGA results showed that  PEO loading caused overlapping between degradation stages ,and shifting in the second stage to higher degradation temperature, that was due to the good  PVA, and PEO compatibility, and thermal  stability improved of polymer blends. The mechanical properties of the samples  involved were studied :it was found  that  the tensile strength decreased with PEG ratio increase: whereas ,the elongation at break increased  with PEO ratio (PEO was used as a plasticizer to PVA).25% PEO/PVA proved  better tensile strength than the others blend ratios and elongation-at-break values in comparison with that ratio more than 25%,which was due  to good miscibility. These results were enhanced with optical microscope and FTIR analysis. 25%PEO/PVA was sellected to  study the UV-Weathering effect on the mechanical properties according to its ultimate strength(26.67MPa) in comparision with the blends envolved.The stress strain curves for 25%PEO/PVA before and after UV-Weathering with periods of time(25,60,and 90Hr.) showed little changes in ultimate strength up  to (60Hr) exposure time,then there were little decrese in ultmate strength in(90Hr) exposure time . Ultimate tensile strength decrease was attributed to premature failur induced by polymer photo degradation. UV-Weathering caused yelowish of  exposed samples that was due to long chain conjugated polymer sequencesbond formation induced by oxidative  photo degradation .This changes in polymer structure resulted in signficiant changes in aging behavior of  matrix material  (PVA). As results of photodegradation, carbonyl and hydroperoxides were formed. The results proved little changes within (60Hr),that was attributed to polymer stability.It was folowed by little changes in tensile strength and   the elongation at break decreased that was due to sample brittlence increase,which was induced  by irradiation ,that caused modulus of elasticity increase. It was experimentally observed that the  value of thermal conductivity of (PVA= 0.099W/cm.K).The results proved decrease in thermal conductivity with PEO loading increase. Key words: DSC, FTIR, Mechanical properties, PEO/PVA , TGA, UV-weathering. الخلاصة ناهدة جمعة حميد الجامعة التكنلوجية\قسم العلوم التطبيية            حضرت خلائط البولي فينيل الكحول \البولي اثيلين كلاكيول PVA/PEO)) وبمختلف التراكيز  Ø¨Ø·Ø±ÙŠÙ‚Ø© الاذابة, درست قابلية النماذج على الامتزاج والاستقراريه الحرارية للنماذج باستخدام مسعر المسح الحراري (DSC),وجهاز تحلل الكتل الحراري(TGA).اثبتت النتائج وجود درجة واحدة للانتقال الى زجاج في الخلائط الى حد النسبة (30%PEO) واعزي ذلك الى القابلية على الامتزاج.اقترنت هذه القابلية على الامتزاج(الاواصر الهيدروجينيه)بين( مجاميع الهيدروكسيل) في (PVA)Ùˆ(PEO),في حين هناك درجتين للانتقال الى زجاج لنسب الخلائط التي تزيد عن (30%PEO),ويرجع ذلك الى عدم القابلية على الامتزاج.اثبتت النتائج زيادة في درجة الانتقال الى زجاج(Tg) بزيادة نسبة (PEO),في حين لوحظ ثبات درجة حرارة الانصهار  Tm=310°C)).بينت نتائج ((TGAبان اضافة (PEO) أحدثت تراكب مابين مراحل التفكك,وازاحة في المرحلة الثانية الى درجة حرارية اعلى ,ويعزى ذلك الى التوافق الجيد Ù„(PVA),Ùˆ(PEO),وتحسين الاستقرارية الحرارية للخلائط البوليمرية. درست الخواص الميكانيكية للنماذج مدار البحث :اظهرت النتائج تناقص في متانة الشد بازدياد نسبة (PEO (25%.من ناحية اخرى تزاد الاستطالة عند الكسر  واعزي ذلك الى تحسن الامتزاجية .عززت هذه  النتائج فحوصات المجهر الضوئي وال.FTIR اختيرت النسبة  ( 25%PEO/PVA ) لدراسة تاثير التشعيع  بالاشعة فوق البنفسجية على الخواص الميكانيكية كونها تمتلك اعلى متانة شد(26.67MPa )مقارنة ببقية الخلائط..وجد من خلال منحيات الاجهاد- المطاوعة قبل وبعد التعرض للاشعة فوق البنفسجية للفترات الزمينية25,60,and 90Hr.).) للنسبة ( 25%PEO/PVA) تغيرات طفيفة في متانة الشد لحد فترة التعرض((60Hr ثم يحدث تناقص طفيف عند فترة التعرض(90Hr).تقل متانة الشد بتاثير التعرض للاشعة فوق البنفسجية نتيجة لحدوث بداية للفشل ناجم عن التفكك الضوئى للبوليمر.تسبب عملية التعرض للاشعة فوق البنفسجية على اصفرار النماذج المتعرض نتيجة لتكوين اواصر مزدوجة متعاقبة محتثة من خلال عملية التفكك الضوئي الموكسد.ان هذا التغير في تركيب البوليمر يودي الى حدوث الى تغيرا ملحوظا في سلوك  المادة الاساس(PVA).اثبتت النتائج تغيرات طفيفة لحد زمن التعرض  (60Hr)وقد اعزي ذلك الى استقرارية البوليمر.يتبعها تناقص طفيف في متانة الشد والاستطالة عند الكسر ويعود ذلك الى زيادة هشاشة النماذج بالتشعيع مما ادى الى زيادة معامل المرونة. لوحظ ان التوصيليه الحرارية (PVA= 0.099W/cm.K). اظهرت النتائج تناقص في التوصيلية الحرارية بازياد نسبة (PEO). الكلمات المفتاح:DSC, , , FTIR, الخواص الميكانيكية, TGA, PEO/PVA,التجوية بالاشعة فوق البنفسجية.