الخواص المیكانیكیة للبولي استرفي بعض Al2O3تأثیر استخدام مضافات غیر المشبع سعاد حامد العیبي جامعة بغداد )/ابن الھیثم( كلیة التربیة للعلوم الصرفة والتطبیقیة/قسم الفیزیاء 2013اذار 17قبل البحث في 2012تشرین الثاني 18في استلم البحث الخالصة تضمنت ھذه الدراسة تحضیر نماذج من البولي استر غیر المشبع واخرى من البولي استر غیر المشبع المدعم بدقائق المستعملة في البحث %) للمادة االساس 6%،4%،2تم اضافتھا بكسور حجمیة مختلفة (التي Al2O3)(اوكسید االلمنیوم –تضمنت اختبار (الصالدة التي ة یوھي مادة البولي استر غیر المشبع وقد اجریت على العینات بعض االختبارات المیكانیك البلى ). –االنضغاطیة ك زیادة من النتائج المستحصلة تبین ان ھنالك زیادة في الصالدة ومقاومة االنضغاط للعینات بعد التدعیم كما ان ھنال فقدفي قیمة الصالدة واالنضغاطیة بزیادة الكسر الحجمي ،اما عن اختبار البلى الذي اجري بظروف تغییر الحمل المسلط النتائج ان تبین من دورة/ دقیقة ) 500( نیوتن بثبوت الزمن وسرعة القرص, 10 , 15 ) 5( االحمال الثالثة اعتمد -5.4)التدعیم ومن بزیادة الحمل المسلط ولجمیع العینات قبل gm/cm (10.6-18.6)ھنالك زیادة في معدل البلى 15.2)gm/cm , gm/cm (4.7-12.9) , (4-8.1)gm/cm كما بینت النتائج ان بعد التدعیم ولكسور حجمیة مختلفة .للمادة المضافةالكسر الحجمي بزیادة ھنالك نقصان في معدل البلى الكسر الحجمي ، االنضغاطیة الصالدة ، الكلمات المفتاحیة : 107 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 المقدمة وخواص االداء ،تعد راتنجات البولي استر غیر المشبع اكثر االنظمة المرغوبة حالیا في العمل بسبب كلفتھا البسیطة الخواص الكھربائیة والفیزیائیة الجیدة من اھم ممیزات البولي استر فضال عن وتعد،سریعة والتشغیل بمعدالت ،العالي بالثبات الجید في االبعاد ومقاومة للتاكل ان راتنجات البولي استر تمتاز زیادة على ذكر ما المادة ھذ ه سھولة تداولھ وتمتاز فھي لذلك عالعزل كھربائي ذ وبانھ وتتمیز بانھا لون مضى فضال عن انھا صلبة ومقاومة للماء والمواد الكیمیائیة ذ بانھا في تستعملمتراكبة وموادواالفالم ،وصناعة الرقائق ،المواد البالستیكیة المختلفة مثل صناعةفي كثیر من التطبیقات تدخل 0[1,2] والجسورت وھیاكل البناء والطائراصناعة ھیاكل الزوارق الصغیرة دقائق اوكسید االلمنیوم الى المادة االساس البولي استر غیر المشبع لكونھ من االكاسید السیرامیكیة المھمة اضیفت والمقاومة ،والصالدة العالیة ،والثبات الحراري العالي مثل المقاومة،صناعیا لما تمتلكھ من خواص میكانیكیة وحراریة 0والعوازل الكھربائیة،والقواشط ،الحراریات مثل صناعةالمیكانیكیة العالیة ھو یدخل في كثیر من التطبیقات الصناعیة اضافة الدقائق السیرامیكیة درساذ افیما یخص اختبار الصالدة الباحثان من ضمن الدراسات التي اجریت ما قام بھ المادة اللدائنیة وتوصال الى ان اضافة الدقائق بنسب قلیلة تؤدي الى تقلیل الصالدة وذلك بسبب وكسرھا الحجمي في صالدة .[3]تركز االجھادات عند العیوب المتولدة باضافة الدقائق وتصبح الصالدة اعلى بزیادة الكسر الحجمي ذات مادة حیویة متراكبة دراسة و تحضیرمجموعة من الباحثین من من ضمن الدراسات التي اجریت ما قام بھ كذ لك ان الخواص المیكانیكیة التي تضمنت (مقاومة االنضغاط الدراسةبدقائق سیرامیكیة وبینت بولیمري مقواةاساس 0[4]والصالدة ومقاومة الشد ومتانة الكسر قد ازدادت بزیادة الكسر الحجمي لحشوات التقویة من دراسة للخواص المیكانیكیة والحراریة لمادة مدعمة ایناس ومن ضمن الدراسات التي اجریت ما قامت بھ الباحثة وھي اوكسید االلمنیوم التجاري واوكسید االلمنیوم النقي وكاربید السلیكون وبكسور من الدقائق السیرامیكیة بثالثة انواع باستعمال االطوارالربط بین كفایةودرست اثر )m µ 53-150راوح بین ( توحجم دقائق ی ) 0.3 - 0مختلفة (حجمیة 0[5]مركب سلیكوني عضوي من مسحوق اوكسید االلمنیوم على الخصائص المیكانیكیة للبولي الھدف من البحث تحضیر ودراسة تاثیر نسب المضاف استر غیر المشبع الجانب العملي تقنیة تحضیر العینات ) یتحول gm\cm31.2 اساس للمادة المتراكبة وھو سائل لزج بكثافة ( مادةراتنج البولي استر غیر المشبع استعمل كیتون اوكسید) اما االثیل مثیل) (EMKPفي درجة حرارة الغرفة الى مادة صلبة بعد اضافة المصلد الیھ وھو من نوع ( ومعدل مقاس ،) 3.72g\cm3( ذي كثافة د االلمنیوم بشكل مسحوقبارة عن اوكسیع فكانت المستعملةالدقائق المدعمة تم اضافتھا الى البولي استر غیر المشبع وتم الحصول على مصبوبة ذ ا)(%99.99ودرجة نقاوة ،) 30µm(حبیبي دقائق اوكسید االلمنیوم بكسور حجمیة مختلفة واضیفت قوام جالتیني ذامتجانسة بصب المزیج قبل ان یصبح -:[6] االتیة%) وباالعتماد على العالقات %6،%4،2( Wc =wf +wm……….(2) …………………(1) %100 ×Wf\Wc=ψ 𝜙 = 1 1 + 1 − 𝜓𝜓 . 𝑝𝑓 𝑝𝑚 ψ. الكسر الوزني لمادة التدعیم في المادة المتراكبة : :Wc, wm ,wf المتراكبة والمادة االساس والمادة المدعمة.وزن المادة fρ, mρ.كثافة المادة االساس والمادة المدعمة : Ø . الكسر الحجمي لمادة التدعیم : صب الراتنج المخلوط مع دقائق واستعملت طریقة القولبة الیدویة في تحضیر النماذج باستعمال قالب من االلمنیوم وخلطت المكونات بصورة جیدة في القالب وبعد االنتھاء من القالب للحصول على مصبوبة متجانسة ودوراوكسید االلمنیوم من خالل الضغط بصورة عمودیة على مستوى القالب للمادة وذ لكعملیة الصب تم التخلص من الفقاعات المتكونة ) ساعة لغرض التصلب 24( مدةالب المصبوبة بفرشاة مسننة وكذلك لغرض الحصول على السمك المطلوب وبعد ترك الق العینات لغرض اجراء الفحوصات وحسب المواصفات القیاسیة . وقطعتالمصبوبة استخرجت فقد اما في اختبار االنضغاطیة ) (ShoreD ) نوع Durometer Hardnessجھاز ( باستخداماجري فحص الصالدة ا ذودلك بتسلیط الحمل حتى حصول الفشل للعینة )(Lay Bold Harris NO3611 لھیدرولیكي نوع استخدم المكبس ا 0جھاز البلى االنزالقي اجري باستخدام اختبار البلى فقد ایمثل اقصى حمل قیمة مقاومة االنضغاط ،ام 108 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 النتائج والمناقشة لة لقیاس قیم الصالدة المستحص ومن النتائج تعرف الصالدة بانھا مقاومة المادة لتشوه السطح او الثلم او الخدش ، اذ تبینللكسر الحجمي دالة)والذي یوضح عالقة الصالدة 1بدقائق اوكسید االلمنیوم والتي یمثلھا الشكل (المدعمة للعینات من الشكل ان ھنالك زیادة في قیمة الصالدة بزیادة الكسر الحجمي ویعزى السبب في ذلك الى زیادة التشابك والتراص اذ (الذي یقلل من حركة جزئیات البولیمر )مما ادى الى زیادة مقاومة المادة للخدش والقطع فتزداد مقاومتھا للتشوه اللدن قیمة الصالدة ازدادتبط بین الذرات او الجزئیات في المادة فكلما كان الرابط اقوى صالدة المواد على القوى التي ترتعتمد .[7]ولذلك فان الربط القوي عند السطح البیني بین الطورین (الراتنج والمادة المدعمة) ادى الى صالدة المواد اذ نالحظ اھتم بدراستھا العدید من الباحثین یعد السلوك االنضغاطي للمواد المتراكبة من الخواص المیكانیكیة المھمة التي االنفعال )للعینات المستعملة في البحث ولكسور حجمیة مختلفة –العالقة بین (االجھاد ) التي توضح (5,4,3,2االشكال من الذي یمثل ) 6ان المادة بعد التدعیم اظھرت قیمة اعلى لمقاومة االنضغاط مما في حالة المادة قبل التدعیم ، اما الشكل ( ھنالك زیادة في مقاومة االنضغاط بزیادة الكسر الحجمي ویمكن تفسیر ذلك فالعالقة بین مقاومة االنضغاط والكسر الحجمي على النحو االتي ان اضافة أي مادة متعلقة بصورة اساسیة بوجود العیوب التي تحتویھا المادة ومن الجدیر بالذكر ان متانة فھنالك لسیطرة علیھا والتحكم بھا وذلك عن طریق السیطرة على خصائص بدایة نمو العیب ، المادة المتراكبة یمكن ا ) الذي ینمو Shear Mode) ونمط القص (Buckling Modeللفشل االنضغاطي تمثلت بنمط االنبعاج (حالتان نظریتان وجدتشوه القص وقد لزیادةتتابع نتیجة عبر الطبقات الداخلیة ضمن المادة المتراكبة مما یؤدي الى حصول الفشل بشكل م ان احد اسباب حصول ھذا النوع من الفشل یعود الى وجود بعض العیوب في المادة التي تشكل مناطق لتركیز االجھادات .[8]من غیر الممكن ان تصنع مادة خالیة من العیوب بصورة تامة اذ لذلك فان تاثیر التدعیم بالدقائق لھذه التراكیب البولیمریة یمكن وصفھ بوساطة التوزیع االحصائي للعیوب في المادة المتراكبة فعند اضافة الدقائق الى راتنج البولي استرغیر المشبع فان ذلك یؤدي الى زیادة عدد الحواجز المانعة او المعیقة لدقائق الحشویة ویؤدي الى زیادة في عدد الحواجز المانعة او المعیقة لنمو الفجوات لنمو الفجوات التي ربما تلتقي مع ا .[9]وكذلك فان ھذه الدقائق تعمل على اعاقة وتاخیر االنھیار للمادة ثة تم اعتماد االحمال الثالاذ التدعیم وبعده عینات البولي استر قبل فيتمت دراسة تاثیر الحمل المسلط في معدل البلى تاثیر الكسر درس )،كما 269(HB) دقیقة وصالدة القرص الحدیدي 2على التوالي وكانت مدة االختبار ()15 (10,5, وقد اظھرت النتائج ان ھنالك زیادة في معدل البلى .وبعده الحجمي على قیمة معدل البلى لعینات البولي استر قبل التدعیم ) ویمكن ان تعزى 7بدقائق اوكسید االلمنیوم والذي یوضحھ الشكل (وبعده بزیادة الحمل المسلط لجمیع العینات قبل التدعیم )Nة (زیادة معدل البلى بزیادة الحمل المسلط الى زیادة قوة االحتكاك الذي یعود سببھ الى زیادة القوة الضاغط FαN F= μN كال اذ ) تابت التناسب وھو معامل االحتكاك فضال عن ارتفاع درجة الحرارة بین سطح العینة والقرص μتمثل (اذ المسلط للحملمن النتؤات الحادة وعند اتصال ھذه النتؤءات بین السطحین نتیجة اكبیر ایمتلكان عدد نالسطحین المحتكی النقاط فياوالسرعة اما یحدث تشوه لدن او تبقى في حالة اتصال مرن ولكن عندما تكون النتؤات حادة فان تاثیر االجھاد تاثیرا اذ ان لقیمة الحمل المسلط ،الحادة ربما یكون اكثر من االجھاد المرن وبذلك یحدث تشوه لدن عند كل النقاط الحادة اذ تتجمع الشقوق مع بعضھا مؤدیة الى ،الذي یحدث عند قمم النتؤءات والمنطقة القریبة من السطحفي التشوه اللدن مباشرا حدوث ازالة او قشط الطبقات السطحیة مكونة بذلك حطام البلى والذي یكون على شكل صفائح رقیقة لذا فان التشوه اللدن عالقة تناقصیة فھي القة بین معدل البلى والكسر الحجمي ) الذي یوضح الع8اما الشكل (.[10]یزداد بزیادة الحمل المسلط یمكن تفسیرھا بان اضافة دقائق اوكسید االلمنیوم یزید من مقاومة البلى بسبب صالدة الدقائق العالیة اذ كلما زادت نسبھا یمتلك اقل معدل للبلى من المتراكب بالكسر الحجمي %6كان المتراكب المنفرد بالكسر الحجمي اذ زادت صالدة العینة وان مقاومة البلى مرتبطة مع الصالدة السطحیة للمادة اذ تزداد بزیادتھا فضال عن ذلك فان الدقائق تعمل على انھا 4% ة والقرص عناصرحاملة للثقل واالجھاد داخل المادة االساس اذ تعمل على تقلیل او عدم حدوث التالمس مابین سطح العین [11]. االستنتاجات ان اضافة دقائق اوكسید االلمنیوم الى المادة االساس البولي استر غیر المشبع ادى الى زیادة الخواص - 1 .1 میكانیكیة (الصالدة ،االنضغاطیة)ال في اوال مع زیادة الكسر الحجمي لدقائق اوكسید االلمنیومقیم الخواص المدكورة تزداد - 2 .2 اوكسید االلمنیوم لدقائققیم مقاومة االنضغاط تزداد بزیادة الكسر الحجمي ان - 3 .3 تزداد بزیادة الحمل المسلط التدعیم وبعده قیمة معدل البلى لجمیع العینات قبل ان - 4 .4 ید االلمنیوم مقاومة البلى تزداد للمواد المتراكبة المنفردة المحضرة في البحث باضافة دقائق اوكس یمةق - 5 .5 مقاومة البلى تزداد بزیادة الكسر الحجمي لدقائق اوكسید االلمنیوم المضافة ا انكم .6 109 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 المصادر 1. Mark, H.F. and Kroschwitz, J.I.( 1988), Encyclopedia of polymer science and Engineering , John wiely &Sons,New York. 2. Lubin, G .(1982) Hand-Book of composite, Van Nostrand Reinhold,New ,York. 3. Hague ,Z.U. and Turner, D.T.,(1986), Influnce of particulate fillers on the indenation Hardness of Glass Cross –Lincked polymer ,Journal of Materials science,22, 3379. 4. Khtan ,K, Waleed Aand Rabab A.,(2010), Preperation and characterization of polymer ceramic composite Bio-material.Eng&Tech Journal,28,(13). ) دراسة الخواص المیكانیكیة والحراریة للبولي استر غیر المشبع المدعم بدقائق 1999(اسماعیل ،ایناس محي .5 .یةماجستیر، قسم العلوم التطبیقیة، الجامعة التكنولوج سیرامیكیة" رسالة 6. Hull ,D .(1981) An introduction to composite materials ,Cambridge university press, first published Inc. 7. Gibson, R.F.(1994), Principle of Composite Material Mechanics,M.C.Graw Hill,Inc,New York 8. Kharkhardin , A.N. (1989) Density of packing of filler particles in composite, International Journal polymer science and Technology 16. 9. Lipatov ,Y .U.S. (1981), Mechanism of the reinforcing action of fillers.International polymer science and Technology,8(8),434. 10. Ajappa, S.B., chandromhani .Gand Subramanlan . R,( 2006) ,Materials science – poland,24 11. (2l1) 12. Suresh.B, Chandramohan . G and Sampathkumaran .P, (2007), Investigation of the friction and wear behavior of glass- epoxy with and without graphite 13. filler, J. Reinforced plastic and comp. 26,(81). للعینات المستعملة في البحثیمثل العالقة بین الصالدة والكسر الحجمي : ) 1( شكل رقم 80.5 81 81.5 82 82.5 83 83.5 84 84.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Volume fraction % H ar dn es s (S ho re -D ) 110 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 االنفعال لعینات البولي استر قبل التدعیم–یمثل العالقة بین االجھاد : ) 2(رقم شكل 2% حجمي االنفعال لعینات البولي استر بعد التدعیم بكسر –یمثل العالقة بین االجھاد : ) 3(رقم شكل 4حجمي %االنفعال لعینات البولي استر بعد التدعیم بكسر –) یمثل العالقة بین االجھاد 4(رقمشكل 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 strian( ) st re ss (N \m m 2 ) up 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 0.05 0.1 0.15 0.2 strian( ) st re ss (N \m m 2 ) 2%(up+Al2o3) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 Strian st re ss (N \m m 2 ) 4%(up+Al2O3) 111 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 6حجمي %االنفعال لعینات البولي استر بعد التدعیم بكسر –) یمثل العالقة بین االجھاد 5( رقم شكل للعینات المستعملة في البحثاالنضغاط والكسر الحجمي ةمقاوم) یمثل العالقة بین 6( رقم شكل وبعده التدعیم البولي استر قبل لعیناتالبلى والحمل المسلط معدل) یمثل العالقة بین 7(رقم شكل 0 20 40 60 80 100 120 140 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 strian() st re ss (N \m m 2) 6%(up+Al2o3) 0 20 40 60 80 100 120 140 0 2 4 6 8 Volume fraction % co m pr es si ve s te ng ht ( N \m m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Load(N) W ea r r at e ×1 8- 8 ( gm \c m ) up 2%(up+Al2o3) 4%(up+Al2o3) 6%(up+Al2o3) 112 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 مختلفةللعینات المستعملة في البحث والحمال معدل البلى والكسر الحجمي ) یمثل العالقة بین 8(رقمشكل 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Volume Fraction% w ea r ra te × 10 -8 (g m \c m ) 5N 10N 15N 113 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014 The Effect of Al2O3 Additives on Some Mechanical Properties of Un Saturated Polyester Resin Suad Hamed Leabi Dept. of Physics /College of Education for pure Science( Ibn Al-Haitham)/ University of Baghdad Receiverd in : 18 November 2012 Accepted in : 17 March 2013 Abstract This study included preparation for the unsaturated polyester samples before and after reinforced by the Alumina oxide powder of different volume fraction amounting (2%,4%,6%). And this research included the study of some of mechanical properties such as (Hardness,compressive,wear). The results showed that the increase of the hardness and compressive strength after the reinforced and the increase with the volume fraction increase. As the wear test shows that the wear rate increases with applied load increase(5,10,15) from (10.6-18.6) gm/cm befor reninforced and from(5.4-15.2)gm/cm,(4.7-12.9)gm/cm,(4- 8.1)gm/cm,after reinforced from the different volume fraction, and the wear rate decrease with the volume fraction increase. Keywords : Hardness , compressive , volume fraction 114 | Physics @a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹127@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2014 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 27 (1) 2014