محمد عبد الصادق وحيدر وكاظم Al-Khwarizmi Engineering Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 9, No. 2, P.P. 94- 102 (2013) )Reenia(تأثیر الحجم الحبیبي على مادة متراكبة ذات أساس بولیمري مقواة بدقائق من مادة **حیدر عباس صالل *عبد الحسن محمد عبد الصادق *** كاظم خیون كحلول كوفة -المعھد التقني ***،**،* Atlascom2007@yahoo.com :االلكتروني البرید* Iron_man_hayder@yahoo.com : البرید االلكتروني** Kahlol 2011@yahoo.com :البرید االلكتروني*** (Received 9 April 2012; Accepted 24 March 2013) ةالخالص ٧٥, ٦٣, ٥٣, ٣٢(المختارة الحجوم الحبیبة تأثیر ودراسة، )الصب الیدوي(متراكبة ذات اساس بولیمري بطریقة ةدماعلى تحضیر حثبیركز ھذا ال رات نج ھ ي أن م ادة االس اس المس تخدمة المتراكب ة المحض رة، حی ث الم ادة على خ واص ) %١٢وبكسر وزني ثابت ( (Reenia)من مادة مایكرون ) ٩٠, ).PU(البولي یوریثان ، باإلضافة الى االختبار الفیزیائي )الشّد، االنضغاط، الصدمة والصالدة(لمتراكب المحضر تتضمن عدد االختبارات المیكانیكیة التي أجریت لتقییم النظام ا .، وكل االختبارات اجریت في درجة حرارة الغرفة)النسبة المئویة المتصاصیة الماء( بینما قل ت النس بة المئوی ة لألس تطالة م ع زی ادة لصغیرة ارتفاع عند الحجوم الدقائقیة ا) ومعامل المرونة اقصى مقاومة شد(حیث اظھرت نتائج اختبار الشد وأیضا قیم الصالدة و طاق ة الكس ر ت أثرت ب الحجم ال دقائقي حی ث ارتفع ت .كما ان مقاومة االنضغاط ازدادت مع الحجوم الدقائقیة الصغیرة .الحجم الدقائقي .بینما النسبة المئویة المتصاص الماء ازدادت مع ارتفاع الحجوم الدقائقیة . برمقارنة بالحجوم األكللدقائق الصالدة وطاقة الكسر عند الحجوم الصغیرة والنسبة المئویة لألس تطالة ومعام ل یون ك لمقاومة الشد التي تم الحصول علیھا القصوى وكانت القیم أظھرت النتائج تحسن واضح بالخواص بشكل عام ٠.٤٠٨(، MPa)٥٤.٢( ,)٢ملم/نت ٢٦٨(,%) ١٠( MPa)٣٤.٨(( مرتبة كالتالي صاص الماء كانتومقاومة االنضغاط وطاقة الكسر والنسبة المئویة المت J( ،) Shor (D) مایكرون )٩٠(مایكرون ماعدى االمتصاصیة كانت عند الحجم )٣٢( الحجوم عند %)٠.٢٦٦٨( ،)٧٨.٩. .(Reenia)دقائق ،مادة متراكبة حیویة ،بولي یورثان: المفتاحیة كلماتال المقدمة .١ ال ذي یش ھده والطب ي نظ رًا للتط ور الص ناعي والتكنول وجي العالم في كاف ة المج االت ، أدت متطلب ات الص ناعة الحدیث ة إل ى ایج اد م واد ھیكلی ة حدیث ة ذات مواص فات ھندس یة عالی ة وك ذلك الحص ول عل ى خ واص ال نس تطیع الحص ول علیھ ا م ن الم واد س یرامیكیة ، البولیمری ة ، ك المواد ال( الھندس یة بش كل منف رد لذلك كان من الض روري أیج اد ب دائل تتك ون م ن .[1]) السبائك عرف ت ب المواد ًادمج مادتین أو أكثر إلنتاج م واد أوس ع اس تخدام وأن مث ل ھ ذه الم واد )Composite Material(المتراكب ة أصبحت األساس في تغییر وتطویر التصامیم الھندسیة للكثیر من الصناعیة وأكثر مالئمة من الناحی ة االقتص ادیة بحی ث التطبیقات الم واد المتراكب ة أظھ رت .[2] ص ناعةالیمك ن اس تخدامھا ف ي بعض الخواص التي تتناسب مع العدید من التطبیق ات الص ناعیة لذلك فأنھا نالت مكانة مرموقة بین المواد الھندسیة المختلفة، حیث م ادتین أو أكث ر متج اوزة المواد المتراكبة تجم ع ب ین خ واص أن مس اوئ ك ل م ادة إض افة إل ى ذل ك فھ ي تمتل ك إمكانی ة ال تحكم بخواصھا سواء عن طریق نوع ونسب المواد المكونة لھا أو م ن وتع د الم واد المتراكب ة .]١[ خالل تص میمھا وطرائ ق تص نیعھا ذات االساس البولیمري من الم واد الحدیث ة االس تخدام ف ي معظ م لھندس یة والتكنولوجی ة ، وم ن اھ م متطلب ات اس تخدام التطبیقات ا الم واد المتان ة الجی دة واالداء الع الي ومقاومتھ ا لالجھ ادات ھ ذه الداخلیة والخارجیة المؤثرة علیھا اضافة الى مقاومتھ ا للظ روف ف البولیمرات . ]١,٢[ا المحیطة من درجة حرارة وض غط وغیرھ متل ك درج ة عالی ة م ن ھي مواد خامل ة وخفیف ة ال وزن وعموم ًا ت المطیلیة، وھي تمتاز بأنخفاض التوص یلیة الكھربائی ة والحراری ة ل ذلك تس تعمل كع وازل كھربائی ة وحراری ة، وعن د مقارنتھ ا م ع المعادن فإنھا تكون ذات كثافة واطئة واستطالة كبیرة عندما یكون ھنالك تغیر في درجات الحرارة، وتمتلك جساءة واطئ ة ومقاوم ة أم ا الم واد . ]3[لتآك ل وھ ي ألتع د م ن الم واد الص لدة عالی ة ل الس یرامیكیة فھ ي م واد العض ویة وغی ر معدنی ة مث ل االكاس ید والكاربیدات والنتریدات وغیرھا، حیث تمیل الم واد الس یرامیكیة mailto:Atlascom2007@yahoo.com mailto:Iron_man_hayder@yahoo.com mailto:2011@yahoo.com )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 95 إل ى أن تك ون ذات توص یلیة كھربائی ة وحراری ة ردیئ ة أي أنھ ا أنخف اض المطیلی ة م واد عازل ة وتتص ف بالھشاش یة الناتج ة ع ن ، أال أنھ ا تمتل ك ص الدة وبالت الي أنخف اض مقاومتھ ا للص دمات وقوة انضغاط وخموال كیمیاویًا، وعلیھ ال یستعمل السیرامیك ف ي ، التطبیقات الواقعة تحت تأثیر األحمال الصدمیة مقارنة بالمعادن . ]3,2[م ع ذل ك فأنھ ا ذات مقاوم ة ل درجات الح رارة العالی ة ف ي ھ ذا المج ال وم نھم ع ض الب احثین ال ذین درس وا وھن اك ب Benjamin وزمیل ھ Sumaila) Malachy ینالب احث Iyenagbe ( حیث درس تأثیر مسحوق قشور الف ول ٢٠٠٦عام حی ث كان ت یورث ان السوداني عل ى الخ واص المیكانیكی ة للب ولي حیث تب ین أن مقاوم ة الش د )% ١٠ -٢(من وزنیھكنسبة اإلضافة للمسحوق بینما مقاومة الص دمة ألوزنيع الزیادة بالكسر زادت م .B. V(بینما الباحث .] ٤[نقصت مع الزیادة بمحتوى المسحوق Suresh Kumar درس ت أثیر م ادة ٢٠٠٩ ع ام )وزمالئ ھ یورث ان عل ى خ واص متراكب ات الب ولي ) AlPO4-5(الزیولی ت یورثاني المیكانیكي للبول األداءحیث أظھرت الدراسة تحسن في ھ ذه إض افة من حیث مقاومة الشد ومعامل یون ك وأیض ًا تب ین أن درس الباح ث ٢٠١٠وف ي ع ام .]٥[ المادة تعطي ثبات ح راري )Du-Xin Li تأثیر إضافة األلیاف الزجاجیة القصیرة ) وزمالئھ عل ى الخ واص المیكانیكی ة وخ واص االحتك اك للب ولي یورث ان م ن خ الل الدراس ة أن مقاوم ة الممزوج مع البولي أمای د والح ظ الشد قد زادت عند إضافة ھذه األلیاف لكن مقاوم ھ الص دمة قل ت مع إضافة ھذه األلیاف بینما انخفضت قیم معامل االحتكاك ونسبة تزداد مع إنالقیم لمعامل االحتكاك والبلى یمكن ھذهالبلى كما أن وف ي .]٦[زی ادة الس رعة ونس بة التحمی ل بدراس ة ت أثیر )وزمالئ ھ S. H. Kim(ق ام الباح ث ٢٠١٠ع ام الزجاجیة على خواص البولي یورثان حیث الحظ األلیاف إضافة ومقاوم ة الش د ومعام ل یون ك ازدادت م ع قاوم ة االنض غاط مأن إضافة األلیاف الزجاجیة وھذا دلیل على اندماجھا بش كل ص حیح النتائج أن التوصیل الحراري ازداد م ع داخل األرضیة كما بینت زیادة نسبة األلی اف داخ ل األرض یة وأیض ا زادت درج ة ح رارة مع زیادة نسبة األلیاف الزجاجیة داخ ل ) Tg( التحول الزجاجیة . ]٧[األرضیة خطة البحث .٢ ت أثیر التقوی ة بالحبیب ات و البح ث ال ى دراس ة ھ ذا یھ دف للبولي یورثان والفیزیائي لمیكانیكيالتدرج الحبیبي على السلوك ا وھي مادة ص یدالنیة كمادة مقویة (Reenia)مادة أستخدمتحیث معادلة حموضة المعدة وبما أن البولي یورث ان أم ن طبی ا لستخدم ت والمادة المقوی ة ھ ي طبی ة أص ًال مم ا یعط ي أمكانی ة ف ي اس تخدام الطبي كبدائل في المجال بحثالمادة المتراكبة المحضرة في ھذا ال . أو كمساند للعظام المتضررة التي ال تتعرض ألحمال قویة الجزء العملي .٣ ت م حس اب الكس ر ال وزني لك ل م ن الم ادة االلس اس والم ادة المقوی ة باالعتم اد عل ى قاع دة الخل ط الخاص ة ب المواد المتراكب ة .]٨[وحسب المعادالت اعاله ρ c = ∑ Vi ρ i = V1.ρ 1 + V2.ρ 2 + … + Vn. ρ n ...(1) .الكسر الحجمي وھ) V(ھي الكثافة و ) ρ( حیث أن Vp = * 100% ...(2) Vm = *100% ...(3) ) p (حج م ال دقائق و) c ( حج م الم ادة المتراكب ة و) m ( حج م الكسر الحجم ي ) Vm(الكسر الحجمي للدقائق و) Vp(االرضیة و .لألرضیة Vp = Wp …(4) Vm = Wm …(5) الكس ر ال وزني ) Wm(لل دقائق و الكس ر ال وزني ) Wp(حیث أن كثافة ) ρC(كثافة االرضیة و) ρm(كثافة الدقائق و)ρP(لألرضیة و .المادة المتراكبة Wp = *100% …(6) Wm= *100% …(7) ھ و وزن االرض یة )wm(ال دقائق و ھ ي وزن)wP(حی ث أن .وزن المادة المتراكبة ) wc(و Wp + Wm = 1 …(8) Vp+ Vm = 1 …(9) المواد المستعملة. ١.٣ أن المواد المستعملة في تصنیع عینات البحث مكونة من مادة المنتج من أنتاج شركة ھنك ل )البولي یوریثان(األساس البولیمریة قویة والتي ھي عبـارة ومادة الت ) الشارقة –االمارات العربیة (في ھو ُمن َتج ص یدلي و(( الصیدالنیة) Reenia(عـن دقائق من مـادة یس تعمل لمعادل ة حموض ة المع دِة ال ذي یتك ون م ن خل یط م ن )CaCO3,MgCO3 ( بنس ب)٨٠ - ٦٨٠ (mg ،عل ى الت والي وھو على ش كل حب وب باألضافة إلى سكر الفركتوز ومواَد أخرى (( . تھیئة القالب .٢.٣ ت تلخص عملی ة أع داد وتص نیع القال ب لغ رض ص ب العین ات : بالخطوات اآلتیة ×30 × 30)ة قاعـدة زجاجیة باإلبعاد ـــــــــــــــــتھیئ -١ 0.6) cm وذلك الستعمالھا كقاعدة أساسیة للقالب . اد ــــــــــــــــــــــــــــ ـ ة أش رطة زجاجی ة باإلبع ـــتھیئ -٢ (25× 2× 0.5)cm ستعمالھا كجدران للقالبوذلك ال. ی تم تغلی ف القاع دة الزجاجی ة واألش رطة الزجاجی ة -٣ .بنایلون الصق وذلك لمنع التصاق المادة األساس بالقالب یتم تثبیت األش رطة الزجاجی ة بص ورة متقابل ة بوس اطة -٤ .السلیكون الحراري عملی ة التثبی ت بالس لیكون الح راري تك ون م ن ال داخل -٥ .والخارج ومن األركان بعد أكمال عملیة تھیئة القالب تجرى علیھ عملیة تنظیف -٦ .) ١(، كما في الشكل رقم دقیقة ثم تتبعھا عملیة تجفیف )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 96 .القالب المحضر -١- الشكل تحضیر العینات .٣.٣ أن طرائق تصنیع المواد المتراكبة عدیدة ولكل منھ ا میزاتھ ا المناس ب ومساوئھا وك ذلك لك ل م ن ھ ذه الطرائ ق العدی دة المج ال (Hand Lay out)الذي تطبق فیھ، لقد ت م أتب اع الطریق ة الیدوی ة ف ي تحض یر العین ات، وت تلخص طریق ة تحض یر وص ب العین ات -:بالخطوات اآلتیة عل ى وف ق حج م یوریثانیتم وزن كمیة من مادة البولي -١ ) . ١:٣ ( القالب المصمم ویتم إضافة المصلد بنسبة ي بواسطة المناخل وب ذلك یك ون یتم تحدید الحجم الحبیب -٢ كما أن الشكل ) ٩٠-, ٧٥-, ٦٣-, ٥٣-, ٣٢-( الحجم كالتالي الناتج لھذه الحبیبات یكون عشوائي نتیجة لعملیة الطحن ألقراص .Reeniaمادة وحس ب ) Reenia(ی تم وزن كمی ة م ن م ادة التقوی ة -٣ . %)١٢( الكسر الوزني المطلوب التقوی ة وم ادة األس اس عن د تبدأ بعدھا عملیة مزج مادة -٤ درجة حرارة الغرفة ویخلط المزیج بش كل مس تمر وب بطء لتجن ب -٨(ح دوث الفقاع ات خ الل عملی ة الم زج، ویس تمر الم زج م دة وثم نبدأ بأضافة المصلد حیث دقائق إلى أن یتجانس الخلیط ) ١٠ البدء بارتفاع درجة حرارة المزیج والذي یعد دل یًال عل ى نالحظ .ملیة التفاعلبدء ع ی تم ص ب الم زیج الس ائل عل ى ش كل س یل م ن إح دى -٥ لتجن ب ح دوث فقاع ات ھوائی ة ف ي المص بوبة ( جوان ب القال ب بحی ث یس یل إل ى ك ل من اطق ) والت ي تس بب ح دوث الفش ل فیھ ا القال ب بص ورة مس تمرة ومنتظم ة إل ى أن یمتل ئ القال ب یمثل س مك العین ة الذي )ملم ٥(وھو إلى المستوى المطلوب .وھنا یجب أن یكــــــــون القالب بشكل مستٍو تماما یوض ع القال ب عل ى ھ زاز كھرب ائي وتب دأ عملی ة ھ ز -٦ أن (القال ب وذل ك لل تخلص م ن الفقاع ات الموج ودة ف ي العین ة . وكذلك لتغلغل المادة األساس في كل أركان القالب) وجدت س اعة لك ي ) ٢٤(ي القال ب م دة تت رك المص بوبة ف -٧ تتصلب بشكل نھائي حیث یتم الحصول على مص بوبة ث م توض ع ، وھ ذه (55oC)ف ي ف رن تجفی ف م دة س ـاعة وبدرج ة ح ـرارة العملی ة مھم ة إلكم ال البلم رة وللحص ول عل ى أفض ل تش ابك .والزالة االجھادات المتولدة من عملیة التصنیع ش ریطي ذي أس نان یتم تقطیع العینات باستعمال منش ار -٨ ناعمة جدًا وذلك لضمان عدم االھتزاز أثناء قطع العینات وكذلك نعومة أسنان المنشار سوف تعمل على تالفي التش وھات الت ي ق د تحصل أثناء القطع، أما مرحلة ضبط األبعاد فیتم باستعمال جھاز الكوس رة الثابت ة وبع دھا ت تم عملی ة الص قل ب أوراق تنع یم بدرج ة )٤٠٠.( ASTM)ختبار الشد أخذ طبق ًا للمواص فة االمریكی ة أ -٩ D638M- 87b) ٢ ( كم ا موض ح بالش كلA-( و)٢B- ( Instron(جھاز نوع والجھاز المستخدم الجراء اختبار الشد ھو موض ح االنكلیزی ة) Instron(المص نع م ن قب ل ش ركة ) 1195 . )C -٢(بالشكل B A C D ) Bاالمریكیة اصفةوأبعاد عینة الشد حسب الم) Aیبین -٢-الشكل العینات بعد عملیة C (D Instron 1195)لعینات المصنعةا .الفحص أختب ار االنض غاط أخ ذ طبق ًا للمواص فة االمریكی ة - ١٠ (ASTM D695- 85) والجھ از )٣(بالش كل كم ا موض ح ) Instron 1195(المستخدم الجراء اختبار الشد ھ و جھ از ن وع ٢(بالش كل االنكلیزیة موضح ) Instron(المصنع من قبل شركة C-.( B A االمریكیة اصفة والم أبعاد عینة االنضغاط حسب) Aیبین -٣-الشكل B ( العینات المصنعة. )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 97 -ISO)وأختبار الصدمة أخذ طبقًا للمواصفة االمریكیة - ١١ خدم ھ و جھ از والجھ از المس ت )٤(كم ا موض ح بالش كل (179 .)C -٤(ایزود للصدمة كما موضح بالشكل B A C D أبعاد عینة اختبار الصدمة حسب ) Aیبین -٤- الشكل جھاز ایزود C)العینات المصنعة ) Bة االمریكیة اصفوالم (D العینات بعد عملیة الفحص. ش ور وأختب ار الص الدة ت م بأس تخدام جھ از ص الدة - ١٢ (ASTM D 2240) ةــ وأخ ذ طبق ًا للمواص فة االمریكی وتم اس تخدام جھ از ص الدة ش ور لقی اس )٥(كما موضح بالشكل .)C -٥(ح بالشكل الصالدة كما موض B A C اص فة االمریكی ة وأبعاد عینة الص الدة حس ب الم ) Aیبین -٥- الشكل B ( العینة المصنعة(C جھاز شور للصالدة. ة الم اء أخ ذ طبق ًا وأختب ار النس بة المئوی ة ألمتصاص ی - ١٣ كم ا موض ح . (ASTM D 570- 98)للمواص فة االمریكی ة علم ًا ان جمی ع االختب ارات أجری ت ظم ن درج ة ) .٦(بالش كل .حرارة الغرفة B A أبع اد عین ة أختب ار النس بة المئوی ة المتص اص ) Aیب ین -٦-الش كل .العینات المصنعة ) Bاصفة االمریكیة ومالماء حسب ال النتائج والمناقشة .٤ ) Tensile strength( الشد أختبار. ١.٤ للمادة لوحظ ان قیم مقاومة الشد ) ٧(من خالل الشكل مادة تعتمد كثیرًا على الحجم الدقائقي لدقائق المتراكبة المصنعة )Reenia( ین قیم مقاومة الشد الداخلة في تكوینھا وبالمقارنة ب زادت فقد لوحظ ان ھذه القیمالنقیة لمادة البولي یوریثانالخاصة وثم) ٣٤.٨ mpa(حیث بلغت ) µm 32( الحجم الدقائقيعند ان تفسیر ذلك ھو .الحجم الدقائقيبزیادة المع بدأت بالنقصان مادة والمتمثلة بدقائق جیدةمقاومة شد ومرونة وجود دقائق ذات )Reenia( سوف یسھل من عملیة تغلغلھا في داخل مادة االساس حدوث وھذا یقلل من وخاصة عندما تمتلك احجام دقائقیة صغیرة ان ھذا یزید من قابلیة الوسط كما ، ] ٩ [مادة االساسعیوب داخل على الترطیب وخاصة عندما یكون یوریثان المتمثل بمادة البولي نتھاء من عملیة تصلب المادة الوسط عبارة عن مادة سائلة قبل اال المتراكبة، ان زیادة خاصیة التبلل بین الوسط ومواد التقویة توفر )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 98 زیادة في مساحة السطح البیني بین مواد التقویة ومادة االساس ، كما وأن المواد المتراكبة ] ٥،٩ [وبین مواد التقویة نفسھا ن تعتمد المدعمة بالدقائق ال تعتمد فقط على خواص مكوناتھا ولك ایضًا على طبیعة السطح البیني بین المكونات وعلى الكسر كما . ]١٠[الحجمي واحیانًا على الشكل الھندسي لھذه الدقائق الزیادة في قیم مقاومة الشد تنخفض مع زیادة تیالحظ ان معدال ى ان زیادة وھذا یعود ال )Reenia(مادة الحجم الدقائقي لدقائق الحجم الدقائقي لمواد التقویة الدقائقیة سوف یقلل من مجموع مساحات السطوح البینیة للمادة المتراكبة المتكونة بین مواد التقویة ومادة االساس مما یقلل من قوى الترابط فیما بین ھذه المواد وفي ان تواجد والنھایة یجعل المادة المتراكبة تفشل بحمل اجھادي اقل یصعب عملیةدقائق بأحجام دقائقیة كبیرة داخل مادة االساس لا تغلغلھا الى داخل مادة االساس وخلق العدید من العیوب الداخلیة ] . ١١,٥[وفي النھایة یؤدي الى فشل المتراكب بأحمال شدیة قلیلة 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 32 53 63 75 90 partical size te n si le s tr en g th M p a یبین العالقة بین مقاومة الشد والحجم الحبیبي لمادة -٧-الشكل )Reenia (سر وزني ثابت عند ك)١٢ %wt.( یالحظ ان قیم معامالت مرونة الشد ) ٨(من خالل الشكل حیث زاد ) Reenia(مادة یعتمد كثیرًا على الحجم الدقائقي لدقائق مرونة الشد مع انخفاض الحجم الدقائقي ، فقد كانت اعلى معامل قیم لمعامالت المرونة من حصة العینات المقواة بدقائق ذات حیث كانت قیمة معامل )µm 32(ائقیة صغیرة بحدودحجوم دق .)٢ملم/نت ٢٦٨(المرونة 0 50 100 150 200 250 300 0 32 53 63 75 90 partical size m od u lu s o fe la ci tic ity N /m m 2 والحجم الحبیبي معامل المرونةیبین العالقة بین -٨-الشكل ).wt% ١٢(عند كسر وزني ثابت ) Reenia(لمادة یب ین العالق َة ب ین النس بة المئوی ة لألس تطالة ) ٩(الش كل رق م ج م الحبیب ي ل دقائق م ادة المحس وبة عن د نقط ة الكس ر والح )Reenia(حیث نالح ظ . ، الذي أضیف إلى راتنِج البولي یوریثان أنخف اض نس بة االس تطالة م ع زی ادة الحج م الحبیب ي بالمقارن ة م ع أظھ رت الَنت اِئَج . راتنج البولي یوریثان النقي الخالي من االضافة وھ ي لم ادة %) ١٢(ب أّن أقص ى نس بة مئوی ة لألس تطالة كان ت البولي یوریث ان النقی ة حی ث ت نخفض ھ ذة النس بة م ع أض افة م ادة )Reenia ( وم ع الزی ادة ب الحجم الحبیب ي ال ذي یعم ل كمن اطِق تركیِز اإلجھاِد الموقعیة، لذا نسبة اإلطالَة المئویة عند نقطة الكسر الذي یسبب تقلیل حركة المادة , ستنخفض مع زیادة الحجم الحبیبي د م ن العی وب داخ ل الم ادة المتراكب ة االس اس ویخل ق المزی ]٥, ١٠,١١.[ 0 2 4 6 8 10 12 14 0% 32 53 63 75 90 partical size el on ga tio n % at b re ak والحجم النسبة المئویة لالستطالةیبین العالقة بین -٩-الشكل ).wt% ١٢(عند كسر وزني ثابت ) Reenia(الحبیبي لمادة ) ( Compression Testاالنضغاط أختبار. ٢.٤ انضغاط بانھا ذات مقاومة ًاتمتاز الراتنجات المصلدة حراری وذلك بسبب كبسھا للشقوق المتولدة عالیة مقارنة بمقاومتھا للشد، فیھا بینما تؤدي اجھادات الشد الى زیادة الشقوق المتولدة فیھا والتي تنمو بأتجاه عمودي على اتجاه قوة الشد ومن خالل قراءة ) لنكماش الطوا –القوة (جھاز االنضغاط یتم رسم العالقة بین وبذلك یتم ) االنفعال–االجھاد(ھا ترسم العالقة بین والتي من خالل [فشلحساب قیم معامل مرونة االنضغاط واجھاد الضغط عند ال ویعد السلوك االنضغاطي للمواد المتراكبة من . ] ١٢,١٣ الخواص المیكانیكیة المھمة وخاصة عندما تكون مادة االساس تعد مقاومة بولیمریة مما حفز الكثیر من الباحثین لدراستھا أذ االنضغاط الواطئة للمواد المتراكبة من المشاكل االساسیة في ) R. Chaplin(، فقد وصف الباحث ]١٣[بعض األحیان buckling(نظریتین للفشل االنضغاطي تمثلت نمط االنبعاج mode ( ونمط القص)shear mode ( الذي ینمو عبر الطبقات الى حصول فشل بشكل الداخلة ضمن المادة المتراكبة مما یؤدي متتابع نتیجة لزیادة التشوة القصي، وان احد اسباب حصول ھذا النوع من الفشل یعود الى وجود بعض العیوب التصنیعیة في المادة التي تشكل مناطق لتركیز االجھادات ألنھ من غیر الممكن ان نصنع مادة خالیة من العیوب بصورة تامة وبذلك یحصل الفشل ان قیم مقاومة نالحظ) ١٠(من الشكل رقم . ]١٢[في العینة مادة مع زیادة الحجم الدقائقي لدقائق ضاالنضغاط القصوى تنخف )Reenia( دودححیث بلغت أعلى قیمة ب)٥٤.٢mpa ( عند وان ھذا یعود الى ان وجود دقائق باحجام ، )µm 32(الحجم دقائقیة صغیرة سوف تعمل على عرقلة حركة الشقوق وذلك )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 99 ولة ملئ الفسح والفجوات الھوائیة الموجودة مابین مكونات لسھ المادة المتراكبة باالضافة الى سھولة انسیاب مادة االساس مما عالوة على انھا تعمل على تؤدي في النھایة الى تقلیل قیم االنفعال ، وعلى العكس ]١٤[ زیادة الترابط بین مكونات المادة المتراكبة حجام كبیرة سوف یساعد على زیادة نشوء فعند استخدام دقائق با الكثیر من العیوب الداخلیة خلقالفجوات والفسح الھوائیة وكذلك مما یقلل من الترابط بین مكونات المادة المتراكبة عند تصلبھا وعلیھ سوف یقلل من قیم مقاومة االنضغاط، ومما یزید من ئقیة كبیرة انخفاض قوة التالصق ھو استخدام دقائق ذات احجام دقا والتي سوف تقف عائقًا امام انسیاب مادة االساس السائلة بین التقویة وبالتالي سوف تقلل من قابلیة التبلل مما یقلل من قوة دقائق . ]١٤,١٥[ االرتباط 0 10 20 30 40 50 60 0% 32 53 63 75 90 pa rtica l size co m p re ss io n s tr en g th M p a یبین العالقة بین مقاومة االنضغاط والحجم الحبیبي لمادة -١٠-الشكل )Reenia ( عند كسر وزني ثابت)١٢ %wt.( Impact Test ) (اختبار الصدمة . ٣.٤ إن اختبار الصدمة ھو أحد اإلختبارات الدینامیكی ة المیكانیكی ة ، ]١٤[ المھمة التي تتعرض فیھا المادة إلى حمل حركي سریع جدًا وقد تّم إجراء اختبار الصدمة للعین ات بطریق ة ج اربي عن د درج ة طاق ة إن ق یم یالح ظ )١١(رق م م ن خ الل الش كل . حرارة الغرفة ت نخفض م ع زی ادة الحج م الصدم الممتصة أرتفعت ومن ث م ب دأت حی ث بلغ ت اقص ى قیم ة عن د )Reenia(م ادة ال دقائقي ل دقائق مقارن ة ) ج ول ٠.٤٠٨(حی ث بلغ ت )µm 32(الحج م ال دقائقي مع مادة البولي یوریثان النقیة حی ث كان ت طاق ة الص دم الممتص ة زى الزی ادة ف ي طاق ة الكس ر للم ادة وتع ) .ج ول ٠.١٥(لھ ا المتراكب ة المحض رة إل ى تحم ل م واد التقوی ة ج زءًا م ن اإلجھ اد الصدمي وذلك لزی ادة الت رابط ب ین الم ادة األس اس وم واد التقوی ة تغلغ ل الم ادة األس اس ب ین لص غر حجمھ ا ال ذي ی ؤدي ال ى نتیج ة عین ة ال دقائق مم ا ی ؤدي ذل ك إل ى زی ادة الطاق ة الالزم ة لكس ر ال كمعوق ات لتق دم الكس ر ) Reenia(كما وتعم ل دق ائق م ادة , ]١٥[ وتعتمد ھذه اإلعاقة على مدى قوة الترابط للسطح البیني بین م واد التقوی ة وم ادة األس اس وذل ك النتق ال الكس ر خ الل الس طح البین ي ف ي حال ة ع دم فش ل ال دقائق، ع الوة ) Reenia(حول دق ائق م ادة م ادة المقوی ة ة عل ى نس بة الكس رالحجمي لل على اعتماد ھذه العالق وشكلھا وحجمھا ونظام توزیعھا ض من الم ادة األس اس وان زی ادة المناطق البینیة بین المادة األساس ومواد التقویة سوف ی ؤدي إل ى زیادة العیوب ونقص ان ف ي مق دار الطاق ة الالزم ة لح دوث الكس ر الدقائقي ھ و أن سبب االنخفاض الحاصل مع زیادة الحجم . ]١٦[ دقائق الكبی رة داخ ل م ادة األس اس مم ا یقل ل م ن ال لصعوبة تغلغل التقویة وأن ھ ذا س وف یقل ل مس احة لمادةقابلیة تبلل مادة األساس التالمس ومن ثم ضعف قوة الترابط بین مكونات الم ادة المتراكب ة المحض رة ع الوة عل ى خل ق الكثی ر م ن العی وب والت ي تعم ل الجھ ادات ویقل ل م ن الطاق ة الالزم ة للكس ر كمراك ز لتركی ز ا مما یساعد على سرعة الممتصة الصدم طاقةوبالتالي یقلل من قیم .]١٤[نمو الشق وبالتالي الى كسر العینة بحمل صدمي ادنى 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0 32 53 63 75 90 partical size im p ac t e n er g y J والحجم الحبیبي لمادة طاقة الصدمیبین العالقة بین -١١-الشكل )Reenia ( عند كسر وزني ثابت)١٢ %wt.( Hardness Test ) (اختبار الصالدة .٤.٤ كما ھو معروف ان اغلب اختبارات الصالدة تعتمد على مقاومة المادة لالختراقات عند سطحھا الخارجي وھنالك طرق جراء ، ففي البحث الحالي تم ا]١٥[ لصالدةل مختلفة تمثل دلیًال نوع (Shore Durometer)فحص الصالدة باستخدام صالدة (shore D) المبین في حیث یتم خالل ھذا الفحص وضع الجھاز من الجھة التي على سطح العینة المراد فحصھا )١٢(الشكل تحتوي أبرة القیاس المرتبطة بنابض یعمل على تحریك مؤشر الجھاز عن طریق الضغط على سطح العینة فیؤخذ أعلى ارتفاع قیم الصالدةان ،للمؤشر عند بدایة الضغط فھو یمثل قراءة الجھاز حیث بلغت تزداد مع انخفاض الحجم الدقائقي )٦(في الشكل ٧٨.٩(حیث بلغت )µm 32(اقصى قیمة عند الحجم الدقائقي shor D( بالمقارنة مع عینات البولي یوریثان النقیة الخالیة من ولكن مع أرتفاع الحجم )shor D ٧٠.٢(أي اضافة حیث بلغت وتفسیر الزیادة في قیم , تدریجیًا نخفاض الدقائقي تبدأ الصالدة بأل الى داخل الدقائق ذات االحجام الصغیرة تغلغل الصالدة ھو سھولة المادة االساس والى داخل الفسح البینیة والى داخل المسامات كل ھذا ةالمتراكب المادة البینیة التي تتكون اثناء عملیة تحضیر ت المادة المتراكبة ساعد في زیادة مساحة التماس ما بین مكونا المحضرة ومن ثم زیادة الترابط فیما بینھا وبشكل متكامل مما اعطى قیم اكثر ایجابیة عند فحص الصالدة وعلى العكس فانھ عند انسیاب مادة البولي ماما ًاوجود دقائق كبیرة سوف تكون عائق بشكل سلس وسھل الى مابین ھذه الدقائق مما ادى الى یوریثان الكثیر من الفجوات والمسامات الھوائیة وبالتالي ادى زیادة خلق .]١٤[الى انخفاض قیم الصالدة )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 100 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 0% 32 53 63 75 90 partical size S h or D والحجم الحبیبي لمادة الصالدةیبین العالقة بین -١٢-الشكل )Reenia ( عند كسر وزني ثابت)١٢ %wt.( water( ماِءالمتصاص النسبة المئویة إل أختبار. ٥.٤ absorption % ( والنسبة الدقائقيالحجم العالقَة بین یبین) ١٣(م رقالشكل ، حیث ُنالحُظ زیادًة في قیمِة اإلمتصاِصألمتصاص الماءالمئویِة البولي یوریثان كما أن إلى أضیفت ) Reenia(مادة عندما أن ھوھذا سبَب إّن ,األمتصاصیة تزداد مع زیادة الحجم الدقائقي وتعتبر مادة مسامیة لھا قابلیة المادة المضافة ھي مادة سیرامیكیة المساحة ب حجم الدقائق یعني زیادة زیادةو على أمتصاص السوائل كلما زاد الحجم الدقائقي زادت المساحة أيالمعرضة للماء أنیالحظ من خالل النتائج . ]١٤,١٥[للماءالمعرضة الماصة حیث زادت ) ٠.١٣٧١٦( % الماء للبولي یورثاننسبة أمتصاص .یمة تدریجیًا مع زیادة الحجم الدقائقي ھذة الق 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0% 32 53 63 75 90 partical size w at er a bs or pt io n % والحجم النسبة المئویة المتصاص الماءیبین العالقة بین -١٣-الشكل ).wt% ١٢(عند كسر وزني ثابت ) Reenia(الحبیبي لمادة االستنتاجات .٥ -:مایلي وفي ھذا البحث أظھرت النتائج ائقیة تحسنت مقاومة الشد ومعامل الشد عند الحجوم الدق -١ الصغیرة بینما انخفضت النسبة المئویة لالستطالة مع الزیادة .بالحجم الدقائقي تحسنت مقاومة االنضغاط عند اضافة دقائق ذات احجام -٢ صغیرة وبدأت المقاومة باالنخفاظ مع الزیادة بالحجم الدقائقي . تأثرت طاقة الكسر بالحجم الدقائقي ایضا حیث ازدادت طاقة -٣ .اظ الحجم الدقائقيالكسر مع انخف .الصالدة ازدادت مع نقصان الحجم الدقائقي -٤ ازدادت النسبة المئویة المتصاص الماء مع الزیادة بالحجم -٥ .الدقائقي وكانت القیم كان ھناك تحسن واضح بالخواص بشكل عام -٦ والنسبة المئویة القصوى التي تم الحصول علیھا لمقاومة الشد ومة االنضغاط وطاقة الكسر ومقا الشدلألستطالة ومعامل مرتبة كانت الماء والنسبة المئویةالمتصاص ,)٢ملم/ت٢٦٨(,%)١٠(,MPa)٣٤.٨((اليـكالت )٥٤.٢(MPa،)٠.٤٠٨ J(،) Shor (D) ٧٨.٩( ، مایكرون ماعدى ) ٣٢( الحجوم عند %)٠.٢٦٦٨( .مایكرون) ٩٠(االمتصاصیة كانت عند الحجم اعطى افضل الخواص من خالل النتائج تبین ان الحجم الذي -٧ .مایكرون) ٣٢( ھو المصادر .٦ [1] Brain S. Mitchell, "An Introduction to Materials Engineering and Science for Chemical and Materials Engineers", 1st Edition, John Wiley and Sons, Inc., 2004. [2] [K. Janaki, ," Development and Characterization of Polymer Ceramic Composites for Orthopedic Applications" published online 23 December 2008. [3] Roger N. Rothon, " Particulate-Filled Polymer Composites ", by Rapra Technology Limited ,Shawbury, Shrewsbury, Shropshire, SY4 4NR, UK. 2003. [4] Malachy SUMAILA, Benjamin Iyenagbe," A Preliminary Mechanical Characterization of Polyurethane Filled withLignocellulosic Material",Leonardo Journal of Sciences, .(المكتبة االفتراضیة) . .2006 [5] B. V. Suresh Kumar & Siddaramaiah & M. B. Shayan," Effect of zeolite particulate filler on the properties ofpolyurethane composite", Springer Science, 2009. . (المكتبة االفتراضیة). [6] Du-Xin Li a,*, Xin Denga, Jin Wangb, Jun Yangb, Xiangxiang Li a," Mechanical and tribological properties of polyamide 6– polyurethane blockcopolymer reinforced with short glass fibers" Science Direct, 2010 Elsevier. . (المكتبة االفتراضیة). [7] S. H. Kim • H. C. Park • H. M. Jeong," Glass fiber reinforced rigid polyurethane", Springer Science, 2010. (المكتبة االفتراضیة) . [8] Jones R. M, "Mechanics of Composite Materials" published by Mc. Graw- Hill, New York, 1996. )2013(94 - 102 ، الصفحة 2 ، العدد 9 مجلة الخوارزمي الھندسیة، المجلد مد عبد الصادق عبد الحسنمح 101 [9] K. K. Chawla, "Composite Materials", springer-verlag , NewYork , Inc, (1987). [10] Jask. R. Vinson , Tsv-Wei Chou , "Composite Materials & their Use in Structure", publisher by LTD, (1975). [11] John W. Weeton , Dean M . Peters , Karyn L . Thomas ,"Engineering Guide to Composite Materials", published by American Society for Metals , (1987). [12] [C.R.Chaplin, "Journal of Material Science", Vol. 12, P.P.(347-352), (1977). [13] "SP System Guide to Composite Engineering Materials", (2004), www. SP System. com. [14] Rabab Asim Abdul-Aziz," Preparation and Characterization of Polymer- Ceramic Composite Bio-material", Master thesis, Materials Engineering Department, University of Technology,2009. [15] [ismail ibrahim marhoon,"mechanical behavior of biomedical composites materials", Master thesis, Materials Engineering Department, University of mostanseria,2011 [16] Amanda C. Lima, Luiz Augusto H. Terrones. ,"IMPACT RUPTURE CHARACTERISTICS OF POLYETHYLENE COMPOSITES REINFORCED WITH JUTE FABRIC" , Acta Microscopic a Vol. 16. 2007, ( المكتب ة . (االفتراضیة Mohammed A.sadik A.hassan Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 9, No.2, P.P. 94 -102 (2013) 102 Effect the Grain Size on the Polymer Matrix Composites Reinforced by Reenia Particles Mohammed A.sadik A.hassan * Hayder Abbas Sallal** Kdhim khaion kahlol *** *,**,***Technical Institute - Koufa *Email: Atlascom2007@yahoo.com **Email: Iron_man_hayder@yahoo.com ***Email: Kahlol 2011@yahoo.com Abstract Synthetic polymers such as polyurethane are used widely in the field of biomedical applications such as implants or part of implant systems. This paper focuses on the preparation of base polymer matrix composite materials by (Hand Lay-Up) method, and studying the effect of selected grain size (32, 53, 63, 75, and 90) µm of (Reenia) particles on some properties of the prepared composite. Mechanical tests were used to evaluate the prepared system (Tensile, Compression, Impact, and Hardness) tests, and a physical test of (Water absorption %), and all tests were accomplished at room temperature. Where results showed tensile test (maximum tensile strength and modulus of elasticity) high at small grain size while the percentage of elongation decreased with increasing size. As the compressive strength increased with small grain size. And also the values of hardness and fracture energy affected by particle size where the hardness and fracture energy increased at small particles size of compared to larger particles size. While the percentage of water absorption increased at large particle size. In general the results showed clear improvement in properties and maximum values which get it of tensile strength, Modulus of elasticity, elongation percentage, compression strength, fracture energy, hardness and water absorption were as follows ((34.8 MPa), (10%), (268 N/mm2), ( 54.2 MPa),( o.408 J), (78.9 Shor (D)), (0.2668 %)) at using (32µm)) except water absorption was at (90µm) . mailto:Atlascom2007@yahoo.com mailto:Iron_man_hayder@yahoo.com mailto:2011@yahoo.com