2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد دراسة تأثیردرجة الحرارة على بعض الخواص المیكانیكیة لمتراكبات منفردة وھجینة *بلقیس محمد ضیاء الدباغ ،مصطفى زید عبدهللا عزیز ، عبد الحمید رحیم الصراف بغداد أبن الھیثم ،جامعة - قسم الفیزیاء ،كلیة التربیة قسم العلوم التطبیقیة،الجامعة التكنولوجیة* 2010شباط 16 :استلم البحث في 2010حزیران 30 : في قبل البحث الخالصة بوصفه مادة لمتراكبات مكونة من االیبوكسي ومقاومةاالنضغاط مقاومة الصدمة واألنحناء درس في هذا البحث بوصفها مواد وألیاف الصوف الصخري ،ومسحوق الزجاج ،)االبیض الروسيو االحمر الجاوي(اساس مع دقائق الخشب ول حص ، بینت النتائجالمقارنة في ظروف مختلفة بدرجات الحرارةواجراء ولجمیع النماذج%) 20( تدعیم وبكسر حجمي ند الزیادة بدرجات عتزداد مقاومة الصدمة وكذلك الدقائق واأللیافو الدقائق باالراتنج تدعیم زیادة في مقاومة الصدمة عند وانخفاض فقط بالدقائق ولوحظ ایضا حصول زیادة في معامل المرونة للمواد المتراكبة المدعمةولجمیع النماذج، الحرارة حصول انخفاض في معامالت المرونة ولجمیع عن " محشوة بالدقائق واأللیاف فضالمعامل المرونة للمواد المتراكبة ال الزیادة بدرجات الحرارة،اما عند اجراء اختبار مقاومة االنضغاط تبین حصول زیادة في مقاومة االنضغاط عندالنماذج عن .ولجمیع النماذج وتناقص هذه المقاومة مع زیادة درجات الحرارة درجة حرارة الغرفة متراكبات ،خواص میكانیكیة ، ألیاف الصوف الصغري، دقیق الخشب ، راتنج االیبوكسي: كلمات مفتاحیة المقدمة ا مقاومـة الصـدمة أهـتم العدیـد مـن البـاحثین بدراسـة الخصـائص المیكانیكیـة للمـواد المتراكبـة بشـكل عـام ومـن بینهـ ة فــي تحدیـد نوعیـة المــادة المالئمـة لل واالنضـغاطواألنحناء ة بالغـ ـام ف .تطبیقـات الصــناعیة المختلفـةلمـا لهـا مــن أهمیـ فـي عـ خصائص المرونة للمواد المتراكبة الدقائقیة وذلـك بأسـتعمال فيوجماعته تأثیر الدقائق (Sumite)درس الباحث ) 1982( ة مــن بــدقائق ان معامــل یونــك للمتراكبــات المحشــوة فقــد تبــین تمتــزج مــع البــولي بـروبلین الســیرامیكیةدقائق الــ انـواع مختلفــ ه یتنـاقص مـع ز صغیرة متراكبـات المحشـوة بـدقائق یـادة حجـم الـدقائق، امـا بالنسـبة الـى الیزداد مع زیادة محتوى الحشوة ولكنـ (Chand)قـام الباحــث ) 1987(وفـي عـام ،[1]زیـادة محتـوى الحشـوة وحجـم الـدقائقكبیـرة فـأن معامـل یونـك یتنـاقص مـع اذ. للمـادة المتراكبـة (Impact)بدراسة متراكبات راتـنج البـولي آسـتر المحشـو برمـاد قشـرة الـرز وحسـاب الصـدمة وجماعته .[2]اقص بزیـادة الكســر الحجمـي للحشــوةتتنــتـزداد لكنهـا تبـین عنـد أضــافة الحشـوة الــى البـولي آسـتر فــأن مقاومـة الصــدمة المیكانیكیة للبولي أستر غیـر المشـبع والمـدعم بـدقائق سـیرامیكیة بدراسة الخواص )ایناس(قامت الباحثة ) 1999(وفي عام أســتر غیــر المــدعم وكــذلك المرونــة الــى أربــع أضــعاف بالنســبة الــى البــوليحصــول زیــادة فــي معامــل وجــد مختلفــة ،وقــد ـیم مقاومـة األنحنــاء ـه (Matsumura)قـام الباحــث )2003(وفــي عــام.[3]حصـول زیــادة فــي قـ ص بدراســة الخــوا وجماعتـ ـاس والمـدعم بـدقائق الكـاربون األالمیكانیكیـة ل د معامـل المرونـة یــزدا سـود والســلیكا، وقـد تبـین أنألیبوكسـي بوصـفه مـادة أسـ ـام ) 2007(وفـي عـام .[4]الـدقائق لكـن ضـمن المنطقـة المطاطیـة ویقــل عنـد األقتـراب مـن الحالـة الزجاجیـةبأضـافة هـذه قـ ة مـن مقاومـة األنضــغاطبدراســة ) أحمـد(الباحـث األیبوكســي بوصـفه مــادة أسـاس والمحشــو واألنحنـاء لمــواد متراكبـة مكونــ نحنـاء ومقاومــة األنضـغاطیة لجمیـع النمــاذج متانـة األحصــول زیـادة فـي قــیم ،وقــد أظهـرت النتـائج وز الهندبـدقائق قشـرة جـ .mm(0.3-0.063)[5]المدعمة بالدقائق ذي الحجم الحبیبي الذي یمتد بین 2011) 2( 24لعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلدمجلة ابن الهیثم ل الجانب النظري ــة الصــدمة یعــد مــن الفحوصــات المهمـــة : ) Impact Strength Test(مقاومــة الصــدمة اختبار )1( اختبــار مقاومـ ـة سـلوك المــواد الو أثیر قــوى سـریعة، اذاالمسـتعملة لدراسـ ـاربي الـذي یمثــل لاســتعم اقعـة تحــت تـ اختیـار الصــدمة بطریقـة جـ ً◌ رئیسـا ً◌ ان اإلجهـاد المسـلط وتـأثیرات المحـیط تـؤدي دورا ،إحدى صور فحص االنحناء ثالثي النقاط ولكن بنوعه الحركي ة تتغیـر ویحـدث تحـول للطاقـة ویـتم انجـاز شـغل علـى الجـزء في تحدید متانة الصدمة للمواد ، اذ ان الطاقـة الكامنـة للمطرقـ ، لـذلك فــان لطاقـة وامتصاصــها ومـن ثـم التشــتتي تصـل إلیــه الصـدمة أي ان جهـاز اختبــار الصـدمة یتضــمن تحـول االـذ ـــل المتانــــة ــدمة تمثـ ــدمة، اذ ان طاقــــة الصــ ـال الصـ ـة تحــــت أحمـــ ــادة الواقعـــ ـدد صــــفات ومیـــزات المــ ة تحـــ الطاقـــة الممتصــــ )Toughness (یة تتطلب طاقـة اكبـر مـن المـادة ذيلمتانة العالا و، فالمادة ذمنجز لكسر األنموذجوتعرف بأنها الشغل ال :ویمكن استخراج مقاومة الصدمة من العالقة االتیة.[6]المتانة األقل ) 1...............(مساحة المقطع العرضي للعینة \الطاقة الالزمة للكسر = مقاومة الصدمة لقـد القـى . عند إخضاعها الختبار الصدمة ً◌ هناك بعض البولیمرات تتمیز بمتانة جیدة لكن أداءها یكون ضعیفا ) Ductile( ةاختبار الصدمة اهتمامًا كبیرًا من الباحثین الن هناك خطرًا یكمـن فـي ان المـواد البولیمریـة قـد تكـون مطیلیـ .[7] تحت تأثیر االجهادات السریعة) Brittle(قد تبدو هشة تحت تأثیر االجهادات الساكنة ولكنها ان اذ. تعـرف المرونـة بأنهـا مقـدرة المـادة علـى االنحنـاء تحـت الحمـل المسـلط: )Bending Test(اختبار االنحنـاء) 2( ا مـن المـواد سـواء أكا) Flexibility(المرونة نـت مطاوعـة ام تمثل إحدى أهم الخواص التي تتمتع بها البولیمرات عن غیرهـ متصلدة حراریًا، وكذلك تعرف المرونة بأنها قابلیـة المـادة علـى تحمـل التشـوه المـرن دون ضـعف او تحطـم وهـي میـزة مهمـة لعجـالت المسـننة والطـائرات والسـفن كـذلك یمكـن تعریـف مقاومـة االنحنـاء بانهـا مثـل اجدًا تعتمد علیها الكثیرمن التطبیقات ة یتـاثر بعـدد مـن العوامـل منهـاوان معامل المرونة للم .فشلقدرة المادة على مقاومة ال او اتجاهیـة الجزیئـةنسـق (واد المتراكبـ اثنـاء تحضـیر فـي العیـوب الناتجـة عـن الفجـوات المتكونـة جـم الـدقائق والكسـر الحجمـي للحشـوة،حللمادة األساس البولیمریة، ـة ،المتراكبـات ـارات األساسـیة للمـواد الهشـة وذلـك لتحدیــد یعـد هـذا .[6])معامـل مرونـة الـدقائق المدعمـ االختبـار مـن االختبـ لتحمیــل والمســافة نــوع ومعـدل ایــدة تـؤثر فــي نتیجـة هــذا االختبــار ومنهـا خـواص المرونــة واللدونـة للمــادة وهنـاك عوامــل عد االختبـار ثالثـي هـي اك طریقتـان اختبـار لقیـاس متانـة االنحنـاء و هنـ اذوٕابعاد المقطع العرضـي لألنمـوذج ، مابین المسندین فـي قیـاس مقاومـة االنحنـاء وذلـك لسـهولته وبسـاطته النقاط،اذ شاع استخدام االختبار ثالثـي النقـاط االختبار رباعيو النقاط ، [8]الضـغط جهـاد الن سابقه ألنه یقلل من احتمالیة ان تتـأذى عینـة االختبـار نتیجـة مأكثر من النوع الثاني الذي یتمیز فـي (والثانیـة قـوة شـد ،)فـي طبقـات المقطـع العلیـا(الـى أربـع قـوى األولـى قـوة انضـغاط یتعرض االختبار األنموذج في هذاف ـة قـوة قـص ،)طبقـات المقطـع السـفلى ـة قـوة زحـف، لــذا فهـو معیـار للدونــة المـادة ،والثالثـ ـاء اذ . [9]والرابعـ ان اختبـار االنحنـ حسـب ) E(وبـذلك یمكـن حسـاب معامـل المرونـة ) االنحـراف -الكتلـة(یعد من االختبـارات المناسـبة للحصـول علـى منحنـى :[10]العالقة االتیة )2).......................( I gl 48 3 ) ( Deflection Mass = (E :ان اذ ) Deflection Mass: ( تمثل المیل)Slope ( المحسوب من منحنى)Mass- Deflection( ،)g :(التعجیل األرضي )l:(،المسافة بین نقطتي األرتكاز )I: (یمثل عزم االنحناء الهندسي والذي یعطى بالمعادلة االتیة)10(: )3....................................( 12 3bd=I .سمك األنموذج: (d) ، عرض األنموذج (b) :أن اذ 2011) 2( 24الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلدمجلة ابن أعظـم إجهـاد تقاومـه مقاومـة االنضـغاط هـي : )Compressive Strength Test(اختبـار مقاومـة االنضـغاط )3( تحـت الضـغط العمـودي، وهـذه المقاومـة تقـاس عـن طریـق قسـمة الحمـل المسـلط علـى ) Rigid Material(المـادة الجسـوءة : [10]وتعطى مقاومة االنضغاط بالعالقة . [8]وحدة المساحة للمقطع العرضي االبتدائي المعرض للحمل )4.....(............................... A p = ).mm²(المساحة ):N ( ،)A(الحمل المسلط):MPa( ،) p(مقاومة االنضغاط):: (اذ ان :[10]فتعطى بالعالقة االتیة) Compressibility(اما مضغوطة المادة )5.... (..........................   com :اذ ان ) :(التغیر بالطول)mm( ، ) :( الطول االبتدائي)mm ( ، )com : (االنفعال عند لحظة التشوه. ارة والراتنجـات المتصـلدة بـالحر ،والزجـاج ،مثـل الكونكریـت ،یسـتعمل هـذا االختبـار بشـكل واسـع لفحـص المـواد الهشـة ة بمقاومتهـا المثـل االیبوكسـي والبـولي اسـتر جهـادات الشـد ویعـود السـبب فـي ذلـك التي تمتـاز بمقاومـة انضـغاط عالیـة مقارنـ یـوب فمقاومـة الشـد لهـذه المـواد تعتمـد علـى توزیـع الع،وجـود الشـقوق فـي المادةلوجـود االجهـادات الجدیـدة المتولـدة نتیجـة الـى تعمل هذه العیـوب بوصـفها منـاطق لتركیـز االجهـادات وتنمـو باالتجـاه العمـودي لقـوة الشـد لـذلك نالحـظ ان دة ،اذداخل الما لهذه المواد مقاومـة عالیـة لالنضـغاط، كـذلك یمكـن تعریـف إجهـاد االنضـغاط بأنـه مقاومـة االنضـغاط عنـد الفشـل او نقطـة ك تــأثیر مهـم لتحسـین الخصــائص المیكانیكیـة للبـولیمرات وذلــ يالتـدعیم بالـدقائق ذان میكانیكیــة ، [8]الخضـوع لالنضـغاط االلتصـاق مـابین البـولیمر ،بنیـة او تركیـب الحشـوة ،والحشـوةالطبیعیـة الكیمیائیـة للبـولیمر (باالعتماد على عدة متغیرات هي قویـًا ومتینــًا فـان متانــة االنضـغاط ســوف فــاذا كـان الســطح البینـي ، [5] القولبــة وظـروف التصــلد للبـولیمر ،وسـطح الحشـوة ة كـون هــذا السـطح ضـعیفًا فـان المـادة المدعمـة ســوف . تتحسـن بشـكل ملحـوظ وتصـل تقریبـًا الـى متانــة الشـد بینمـا فـي حالـ سـلوك واختبـار االنضـغاطیة ذ(مسـتوى متانـة الشـد الـى تنفصل بسهولة عن المادة األساس ومتانة االنضغاط التصل ابدا ــغمشــابه الــى ة فــي اختبــار االنضـ ـا عــدا ان القــوة العاملـــ ـد فیمـ ـةاختبــار الشــ ــات العینـ ها الـــى ب اط تكــون فــي دفــع نهایـ عضــ .[8]البعض الجانب العملي وهـو (Quickmast 105)المادة األساس المستعملة في هذا البحـث هـي راتـنج األیبوكسـي نـوع : المواد المستعملة) 1( وبأمتیـاز مـن شــركة (Ayla Construction Chemicals)أحـد أنـواع الراتنجـات المتصــلدة بـالحرارة والمصـنع بوسـاطة (dcp) الذي سوف یرمز له یتمتع األیبوكسي ، األنكلیزیة)(Ep ن بـاقي األنـواع مـالبحث بخواص تمیـزه هذا المستعمل في ه مــع مــواد ال ام مــا بــین المــادة وهـي لزوجتــه الواطئــة التــي تســمح بخلطــ تــدعیم بصــورة جیــدة لحــین الوصــول الــى التشــبع التــ ـد صــب القالــب فهــو یمتلـك خاصــیة التصــاق عالیــة، فضــال عــن األسـاس ومــادة التــدعیم، كــذلك ـاش بعـ عـدم حــدوث انكمـ ـا المحلــول المصــلد ج لــون شـفاف، یضــاف المصــلد الــى الــراتن وفهــو مـادة ســائلة خفیفــة القــوام ذ (Hardener)وتصـلبه، امـ ـــتعمویحــــدث بینهمــــ) 1: 5(بنســـبة ـــد أسـ ـــرارة الغرفـــة،أما مــــواد التــــدعیم فقـ ـة حـ ــد درجـــ ـــل عنــ ــق انل نوعــــا التفاعـ مــــن دقیــ ا دقیـق الخشـب األبـیض الجـام الروسـي )Wood Flour(الخشـب یمتلـك كثافـة مقــدارها الـذي) W.W.F(یرمزلـه الـذي وهمـ )(521.757 Kg/m ة مقـدو (R.W.F)رمزه الجاوي الذي ، ودقیق الخشب األحمر3 ، وكـال (495.544Kg/m3) ارها كثافـ ـــدقائقي بــــین ه الــ ــــذي یمتــــد حجمــــ ـــاعم ال ــــدقائق مــــن النــــوع النــ ـــتعمكــــذلك مایكرون،) 140-100(نــــوعي ال ــــحوق اسـ ل مسـ یمتلــك حجــم حبیبــي مقــداره اذ G.p)(ســوف یرمزلــه الــذي (Soda-lime glass)مــن نــوع )Glass Powder(الزجـاج (35µm) 2480( وبكثافة Kg/m تمتلك كثافة مقدارها )R.W(التي رمزها)Rock Wool(الصخريوألیاف الصوف )3 2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد )0.7 gm/cm3 (وتعـد هـذه األلیـاف مـن العـوازل الحراریـة نظـرًا لمـا تمتـاز بـه مـن مقاومـة حراریـة .وتتمیز بلونها األخضـر .وتمتاز بمقاومة كیمیائیة عالیة (C°800)عالیة لمستوى یصل الى ة فـي تحضـیر العینـات فـي: تحضیر العینات) 2( لعملیـة تـم تهیـأة قالـب خـاصاذ هـذه المرحلـة اتبعـت تقنیـة القولبـة الیدویـ ـا .cm(21*21)مصـنوع مـن الحدیــد المغلـون وبأبعـاد الصـب وبعـد تهیــأة القالـب أجریـت لـه عملیــة تنظیـف دقیقـة ثـم تبعتهـ عملیـة تجفیـف، ثـم بعـد ذلــك ولضـمان عـدم ألتصـاق الــراتنج علـى القالـب وسـهولة أســتخراج المصـبوبات بعـد أكتمـال عملیــة ـة بعــدها أصــبح القالــب جــاهزاالتصـلب وضــع الفــابلون الالصــق علــى الجــدران الدا لعملیــة ً◌ خلیــة للقالــب بوصـفه مــادة عازلـ : ستة أنواع من المواد وكما یأتي اذ حضرت بعدها قطعت القوالب الخاصة بالفحوصات .الصب  منفـردة بوصـفه مـادة متراكبـة فقـط )الجـاوي(األیبوكسـي المـدعم بـدقائق الخشـب األحمـر (Ep+R.W.F) واألیبوكسـي، . (Ep+R.W.F+G.p)المدعم بدقائق الخشب األحمرومسحوق الزجاج بوصفه مادة متراكبة هجینة  ـــیض ــــ ـــب األبـ ــــــدقائق الخشــــ ـــــــدعم بــ ـــي المـ ـــام(األیبوكســــ ــــ ـــردة ) الجـ ــــ ـة منفـ ــــ ـــــادة متراكبـــ ـــــفه مــ ـــط بوصـــ ــــ ــــي فقـ الروســـ (Ep+W.W.F) صــفه مــادة متراكبــة الروســي ومســحوق الزجــاج بو ) الجــام(،واألیبوكسـي المــدعم بــدقائق الخشــب األبــیض Ep+W.W.F+G.p)هجینة ).  ــاف الصـــــوف الصـــــخري و ـــي المـــــدعم بألیـــ ـــــوعي األیبوكســ ـــال نـ ــــة كــ ـة هجینــ ــــ ــــب بوصـــــفه مـــــادة متراكب ــــائق الخشـ دقـ (Ep+R.W+R.W.F+W.W.F)واألیبوكسي غیر المدعم للتعرف على خصائصه،)Ep.( ــفات القیاســـیة الموضـــحة فـــي جـــدول غرافیـــة لجهـــاز اختبـــار الصـــدمةیبـــین صـــور فوتو -1-والشــكل -1-وحســب المواصـ المصـنع مـن وجهازاختباراألنحنـاء (Testing Machines INC, Amityville- New York)المصنع من قبل شـركة ـة (Phywe)شـــركة ـــدرولیكي نـــوع ،و األلمانیـــ الجـــراء اختبــــار (Ley Bold Harris No.36110)المكـــبس الهیـ : [8]العالقات األتیة وذلك من خالل %) 20(بكسر حجمي مقداره مواد متراكبة اذ صنعتاالنضغاطیة، )6... ....(...... ....%.... .....100 c f w w )7.......(....................mfc www  )8....(.................... . 1 1 1 m f        : ان اذ  =لوزني لمـادة التـدعیم ،الكسـرا : ، الكسـر الحجمـي لمـادة التـدعیمfm  كثافـة المـادة األسـاس والحشـوة : , .وزن المادة المتراكبة والمادة األساس والحشوة على التوالي: wc, wm, wf على التوالي ، النتائج والمناقشة لجمیـع النمـاذج المحضـرة فـي البحـث المبینـة بالجـدول مـن مالحظـة النتـائج التـي توصـلنا الیهـا: اختبارمقاومـة الصـدمة)1( ــة حـــرارة الغرفـــة -2- ــد درجـ ــدمة ولجمیـــع النمــاذج المدعمـــة المنفـــردة والهجینـــة عنـ ــادة فـــي مقاومـــة الصـ تبــین حصـــول زیـ (20±2°C)، حیـث عنــد أضـافة الــدقائق الــى راتـنج األیبوكســي الــذي یعـد مــن المـواد البولیمریــة الهشــة (Brittle Polymer) تعمل هذه الدقائق على زیادة متانة المادة المتراكبة ألن وجودها ، [11]لة ومقاومة صدمة واطئةمتانة قلی ذي أثنـاء تقدمـه خـالل المـادة سـیولد أعاقـة فـي حركتـه مـن هـذه الـدقائق فـي ن مالقاة الشق للدقائقاذ ا ،یؤدي الى انحراف الشق فـي مراكـز تواجـد الـدقائق، ولكـي یتجـاوز الشـق هـذه الحـواجز ویسـتمر بـالنمو التي تعد حواجز امام الشق وتعمل على تثبیتـه سیغیر من شكله ویتحول الى مجموعة شقوق ثانویة صـغیرة محـاوًال بـذلك المـرور بـین الدقائق،وهـذا األمـر یـؤدي الـى زیـادة الهجینة المدعمة كما تبین لنا ان المادة .[11]في سطح الشق وبذلك تزداد الطاقة المطلوبة لحصول الكسر 2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد )Ep+R.W.F+G.p (الهجینـة امتلكت اعلى مقاومة صدمة ثم تلتهـا المـادة المدعمـة )Ep+W.W.F+G.p( ومـن ثـم ، ومن هنا نالحـظ أنـه عنـد أضـافة مسـحوق الزجـاج على التوالي)Ep+R.W.F(،) Ep+W.W.F(المنفردة المواد المدعمة (Owen)الى المواد المدعمة یؤدي الى زیادة مقاومة الصدمة أي زیادة في متانة المادة المتراكبـة، وهـذا یتفـق مـع الباحـث ة كسـر وصــالبة للمـادة البولیمریـة األسـاس ،اذ ـا المـادة المدعمـة، [12]الحـظ أن مسـحوق الزجـاج یعطــي متانـ ـةالهجی أمـ نـ )Ep+R.W+R.W.F+W.W.F( ة صـــدمة با ـــى النمـــاذج المدعمـــة وذلـــك ألن أفقــد أمتلكـــت أقـــل مقاومـــ لیـــاف لنســبة ال gm/cm(الصـوف الصـخري تتمیـز بكثافــة واطئـة جـدًا 3 ه یتضـمن فجـوات ) 0.7 التـي تعمــل بوصـفها نقـاط ضــعف أي انــ اذالــدقائق علـى زیـادة المسـافة الداخلیـة بـین األلیـاف، وكـذلك تعمــل هـذه لألجهـادات ً◌ داخـل المـادة المدعمـة وتكـون مركـزا ة بـین الـدقائق ة بالـدقائق تـزداد عنـدما یــتم التنـاقص فـي المسـافة الداخلیـ امـا عنــد ،[13]ان طاقـة الكسـر للمـواد الهشـة المدعمـ ة بــین مقاومـة الصـدمة لجمیـع الن -2-الشـكل ویوضـح أجـراء اختبـار الصـدمة عنـد درجـات حــرارة مختلفـة مـاذج عنــد العالقـ ـاذج ــة الحـــرارة ولجمیـــع النمـــ ــدمة بزیـــادة درجــ ــادة مقاومــــة الصـ ـــرارة ،اذدرجـــات حـــرارة مختلفــــة ، فـــنالحظ زیـ ـة حـ ــد درجــ عنـ (40±2°C) نالحـظ ان الزیـادة تكـون طفیفـة، وقــد تكـون بسـبب زیـادة قـوى التــرابط بـین السالسـل الجزیئیـة للمـادة البولیمریــة فنالحظ ان هنـاك زیـادة كبیـرة فـي (C°2±60)، أما عند درجة [14]التشابكیة حدوث أستكمال للتفاعالت لاألساس نتیجة مقاومة الصدمة بسبب ارتخاء األواصر بین جزیئات المادة البولیمریة وزیادة حركتهـا األنزالقیـة وهـذا یعطیهـا امكانیـة أكبـر ة یرجـع ، وسـبب ارتخـاء األواصـر بـین [15]الكسـر ألمتصاص الطاقة مما یؤدي الى زیـادة طاقـة جزیئـات المـادة البولیمریـ ة باآلواصـر األولیـة اذالى أن األواصر الموجودة بـین الجزیئـات هـي أواصـر ثانویـة التـي تتمیـز بأنهـا أواصـر ضـعیفة مقارنـ تضعف هذه اآلواصر عند ارتفاع درجات الحرارة ،وكذلك فأن الهشاشة عند معدالت التحمیل العالیة لیسـت خاصـیة مطلقـة .[7]ن البولیمر الذي یكون هشًا عند درجة حرارة الغرفة فأنه یصبح مطیلیًا عند درجات حرارة مرتفعةللبولیمرات أل اذ تخضع العینة في هذا األختبار لمعـدل ،ار الصدمة بمعدل األجهاداختبهذا األختبار یختلف عن : اختبار األنحناء) 2( ـار هــو التعـرف علــى الســلوك الخطـي أو مــا یــدعى فـي اغلــب األحیــان [9]أجهـاد بطیــئ ، والهـدف الــرئیس مــن هـذا األختبـ (Hooken Behavior) اذ .للمـادة الواقعـة تحــت تـأثیر الحمـل المســلط باألتجـاه العمـودي علــى المسـتوى السـطحي للمــادة زوال تــأثیر الحمـل المسـلط تسـترجع المــادة یتناسـب طردیـًا مــع الحمـل المسـلط، فعنـد (Deflection)أن األنحـراف الحظنـا ـتعرض الجـدول و .(Hook Law)ن ذلـك أن المــادة تخضـع لقــانون هــوكحالتهـا األولــى ویسـتنتج مــ ـیم معامــل -3-یسـ قـ ة فعنــد درجـة الحــرارة الغرفــة ـاذج عنــد درجـات حــرارة مختلفــ ـة (C°2±20)المرونـة لجمیــع النمـ نالحــظ ان المــادة المدعمـ تلتها المـواد) Ep+R.W.F(المنفردة امتلكت أعلى معامل مرونة ومن ثم المادة المدعمة) Ep+R.W.F+G.p(الهجینة )Ep+W.W.F(و ،)Ep+W.W.F+G.p(و،)Ep(و،)Ep+R.W+R.W.F+W.W.F (ــظ ان علـــى التــــوالي، اذ نالحــ (Lee and Ohkita)دقـائق الخشـب یعمـل علـى زیـادة معامـل المرونـة وهـذا یتفـق مـع البـاحثین التـدعیم بالـدقائق والسـیما دون مــن مـع بعضـها اآلخـر (Contact)، وان هـذه الزیـادة ناشـئة مـن أحتمالیـة ان الـدقائق قـد اصـبحت فـي تمـاس [16] وجود الطبقة المستمرة للمادة األساس بینها او الـى ان صـفوف الـدقائق تحـاط بوسـاطة قشـرة مـن المـادة األسـاس وهـذا یتفـق كـذلك یمكـن القـول أن وجـود الـدقائق یـؤدي الـى التقیـد أو التحدیـد لمرونـة . [13][17] (Ishai and Cohen)مـع البـاحثین ـتم تكوینهــا خــالل وجــود الــدقائق ممــا یجعــل عمل ـاس والتراكیــب الجزیئیــة المضــافة التــي یـ یــة الجزیئــات الكبیــرة للمــادة األسـ وان سـبب أمــتالك المــادة . [18][19]یـؤدي الــى زیـادة معامــل المرونــة للمـادة المتراكبــة األسـترخاء أكثــر صـعوبة ومــن ثــم یعـود الـى ان ) Ep+R.W.F(المنفـردة معامل مرونـة أعلـى مـن المـادة المدعمـة) Ep+R.W.F+G.p(الهجینة المدعمة تعمـل هـذه الـدقائق الصـغیرة ،اذ (35µm)تكـون ذا حجـم حبیبـي صـغیر جـدًا (Glass Powder)دقـائق مسـحوق الزجـاج . [1] (Sumita)على زیادة معامل المرونة فكلما قلَّ حجم الـدقائق ادى الـى زیـادة معامـل المرونـة وهـذا یتفـق مـع الباحـث ا معامــل ) Ep+R.W+R.W.F+W.W.F(الهجینـة امـا المـادة المدعمـة فقـد اعطــت مـادة بخـواص جدیـدة وهـي بأمتالكهـ ، ویعود ذلك الى أن ألیاف الصوف الصخري غیر المدعمة لمادة األساسمرونة أوطأ من معامل مرونة ا 2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد داخــل المــادة (Voids)، لــذلك فــأن هـذه األلیــاف ســوف تـؤدي الــى تكــوین فجـوات (0.7gm\cm3)تكـون ذا كثافــة واطئـة ، وان هـــذه وجماعتــه (Kulkarni)الفجــوات علـــى تقلیــل معامـــل المرونــة وهــذا یتفـــق مــع الباحـــث تعمــل هـــذه ،اذالمدعمــة وعند اجراء هذا األختبار عنـد درجـات حـرارة مختلفـة لـوحظ أنخفـاض قـیم معامـل ،[20]لألجهادات ً◌ً◌ الفجوات تكون مركزا الجزیئیـة للمـادة األسـاس ومـن ثـم سالسـلالمرونة ولجمیع النماذج المحضرة ویعود سبب ذلك الى ضـعف قـوى التـرابط بـین ال ، فـي [18]تصبح مادة لینة عند ارتفاع درجات الحرارة ویحدث فیها انفعال كبیر مؤدیـًا بـذلك الـى انخفـاض معامـل المرونـة بـین السالسـل الجزیئیـة للمـادة األسـاس ممـا یـؤدي ةحین عند انخفاض درجات الحرارة یحدث هناك شـد فـي الـروابط الموجـود ـا ،اذالــى تقیــد حركتهــا ا یزیــد مــن معــامالت مرونتهـ ة ممــ ، [21]حیــث تصــبح المــادة صــلدة وذات معــدالت انفعــال واطئــ ـازات محصـورة داخــل هــذه الفجــوات فعنــد ارتفــاع وجــود الفجــوات فــي المـواد المدعمــة ذلــك عــن "فضـال التــي تحتــوي علــى غـ ة تـؤدي الـى تمــدد هـذه الغـازات وبالتـالي تكــوین أجهـادات داخلیـة تقلـل مــن جسـاءة المـادة، وان األخـتالف فــي درجـات الحـرار ة تقلـل مـن جسـاءة المـادة ، وهـذا معامالت المرونة بین المادة األساس ومواد التـدعیم یـؤدي كـذلك الـى خلـق اجهـادات داخلیـ ة بقیـت تمتلـك أعلـى معـامالت مرونـة عنـد وان جمیـع المـواد المدعمـ. [17] (Young)الباحـث یتفق مع ة المنفـردة والهجینـ ـات الحـرارة ، العالقـة بــین معــامالت المرونـة لجمیــع النمــاذج المحضـرة عنــد درجــات -3- الشــكل ویوضــح ارتفـاع درجـ .حرارة مختلفة المهمـة، ومــن مالحظــة یعــد سـلوك األنضــغاط للمــواد المتراكبـة مــن الخـواص المیكانیكیــة : اختبـار مقاومــة االنضـغاط)3( ة، نالحـظ أن التـدعیم بالـدقائق -4-الجدول الذي یوضح قیم مقاومـة األنضـغاطیة لجمیـع النمـاذج عنـد درجـات حـرارة مختلفـ ،(C°2±20)ولجمیع النمـاذج عنـد درجـة حـرارة الغرفـة (Compresion Strength)أدى الى زیادة مقاومة األنضغاطیة ـة لمقاومــة األنضـــغاطیة ومــن ثــم المــادة المدعمـــة ) Ep+R.W.F+G.p(نـــة امتلكــت المــادة المدعمــة الهجیاذ اعلــى قیمـ ـــردة ــــ ــــ ــــ ــــ ـــــوالي ) Ep+W.W.F(المنفـ ــــ ــــ ــــ ــــ ـــى الت ــــ ــــ ــــ ــــ ـــة علــ ــــ ــــ ــــ ــــ ـــردة والهجینــ ــــ ــــ ــــ ــــ ــة المنفــ ــــ ــــ ــــ ــــ ـــــواد المدعمـــ ــــ ــــ ــــ ـا المــــ ــــ ــــ ــــ ــــ وتلتهــــ )Ep+R.W.F(و،)Ep+W.W.F+G.p(و،)Ep+R.W+R.W.F+W.W.F ( ــــنج ـــرة راتـــ ــــ ـة األخی ــــ ـــي المرتبـ ــاء فــــ وجــــ لمقاومـة األنضـغاطیة،وان زیـادة مقاومـة األنضـغاطیة عنـد التـدعیم بالـدقائق یعـود الذي أمتلك أوطأ قیمة (Ep)األیبوكسي ان متانـة أیـة مـادة متعلقـة وبصـورة اذ، [22]الى ان الدقائق تعمل بوصفها معوقات لنمو الشقوق والصـدوع وحـدوث الفشـل ة یمكـن السـیطرة والـتحكم بهـا وذلـك أساسیة بوجود العیوب التي تتضمنها المادة ومن الجدیر بالذكر أن متانة المـادة المتراكبـ عنــد اجـراء هـذا األختبـار عنــد درجـات حـرارة مختلفـة نالحــظ ،و [22]عـن طریـق السـیطرة علـى خصــائص بدایـة نمـو العیـب ـاس وقـوة الــربط حصـول انحـد ار لقــیم مقاومـة األنضـغاطیة مــع ارتفـاع درجـات الحــرارة، وهـذا یعـزى الــى ضـعف المـادة األسـ ا یضـعف مقاومـة المــادة لحمـل األنضــغاطیة ،بینهـا وبـین الــدقائق ة ممــ ان اذ، [15]اذ ان الحـرارة تجعـل الــراتنج أكثـر لیونـ ـیر انخفــاض قـیم اجهــاد الخضــوع عنــد . [7]البـولیمرات تظهــر ســلوك مطیلــي عنـد ارتفــاع درجــات الحــرارة كـذلك یمكــن تفسـ ـاس والـدقائق ان األیبوكسـي یتمــدد اذ ،ارتفـاع درجـات الحـرارة بســبب األخـتالف فـي معامـل التمــدد الحـراري بـین المـادة األسـ سـاس ممـا دون تمدد وهكذا تكون الدقائق بوصفها نقـاط ضـعف للمـادة األ من عند هذه الدرجات الحراریة بینما الدقائق تبقى ة مقاومـة واطئـة للكسـر ، وهـذا مــا یفسـر امـتالك األیبوكسـي غیـر المـدعم اعلـى مقاومـة انضــغاط [7]یعطـي للمـادة المدعمـ ـات الحـــرارة ــاع درجــ ـــى مـــادة مطیلیـــة اذ ،عنـــد ارتفـ ة بـــین قـــیم مقاومـــة -4-الشـــكل ویوضـــح.(Ductile)یتحـــول ال العالقـــ .لفةماذج عند درجات حرارة مختاألنضغاطیة لجمیع الن االستنتاجات : في بعض الخواص المیكانیكیة تم استنتاج االتيدرجة الحرارة تأثیرالتدعیم و اجراء البحث والدراسة حول بعد 2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد فضــال ،لجمیــع النمـاذج عنـد درجــة حـرارة الغرفـةو المیكانیكیـةملحوضـة فــي الخـواص التـدعیم بالـدقائق أدى الــى زیـادة -1 درجـة الحـرارة بینمـا یقـل معامـل المرونـة ومقاومـة االنضـغاط بارتفـاع بارتفـاعمقاومـة الصـدمة في زیادةحصول عن .درجات الحرارة .لحراریة المرتفعةعند الدرجات ا واالنضغاط أمتالك عینات األیبوكسي غیر المدعم أعلى قیم لمقاومة الصدمة-2 ـذي تضــــیفه الــــدقائق ان وجـــود ألیــــاف الصــــوف الصــــخري -3 ـــل التــــدعیم الــ ـــى المــــادة مــــع الـــدقائق یعمــــل علــــى تقلیـ الـ الصـدمة الـى ضافة مسحوق الزجاج الى المادة المتراكبة الدقائقیة المنفـردة تـؤدي الـى زیـادة مقاومـة ة،اما عند االمتراكب ما یقارب ثالثة اضعاف، ـا الهجینـة )بنـوعین مـن الخشــب وألیـاف الصـوف الصــخري(المدعمــة أظهـرت المـادة -4 مواصـفة جدیــدة تمثلـت بأمتالكهـ .معامل مرونة أوطأ من معامل مرونة عینات األیبوكسي غیر المدعمة المصادر 1. Sumita,M.; Ookuma, T.; Miyasaka, K. and Ishikawa, K.(1982), Journal of Materials Science , Effect of Ultra Fine Particles on the elastic properties of oriented Polypropylene composites, 17(10):2869 -2877. 2. Chand,N.; Dan ,K.T Verma .S and Rohatgi ,P.K.(1987),Journal of Materials Science Letters , Rice hush ask filled-polyester resin composites, 6 (6): 733-735. دراسة الخواص المیكانیكیة و الحراریة للبولي استر غیر المشبع و المدعم بدقائق ،) 1999(ایناس محي ، ،ھادي .3 . الجامعة التكنولوجیة –علوم تطبیقیة ، رسالة ماجستیر،سیرامیكیة 4. Matsumura,T. ;Ochi, M and Nagata ,K. (2003) Journal of Applied Polymer Science, Thermomechanical Properties , Structure , & conductivity of Organic / Inorganic Hybrid Material Filled with a conductive Filler , 90: 1980-1984. ، لحراریة لمتراكبات بولیمیریة من قشور جوز الھند، دراسة الخصائص المیكانیكیة و ا)2007(احمد احمد سرحان، 5. .الجامعة التكنولوجیة-علوم تطبیقیة رسالة ماجستیر، 6. Gupta,M.C. and Gupta ,A.P. (2005), Polymer Composite, Published by New Age International(P)Ltd,NewDelhi. 7. Bhatnagar ,M .S. (2004), Chemistry & Technology of polymers, 3 , published by S.Chand & Company LTD , New Delhi. 8. Hull .D , (1980) , An Introduction to composite Materials, 1st edition , first published , Cambridge University Press U.k . تصنیع و دراسة الخواص المیكانیكیة و الحراریة لخلطات بولیمیریة و اخرى ،)2000(نجالء رشدي محمد ،،علیان 9. .الجامعة التكنولوجیة –قسم العلوم التطبیقیة ،رسالة دكتوراه،مدعمة 10. Tolf ,G ,and Clarin ,P. (1984) , Fiber Science & Technology, Comparsion Between Flexural & Tensile Modulus of Fiber Composites, 21(4): 319-326. 11. Broutman, L.J .(1974),Composite Materials ,Fracture & Fatigue, 5 , Academic Press Inc. 12. Owen ,A.B . (1979), Journal of Materials Science, Direct Observations of debonding at crack tips in glass bead - filled epoxy, 14(10): 2521- 2523. 13. Young .R.J. and Beaumont .P.W.R , (1977), Journal of Material Science, Failure of Brittle Polymers by Slow crack growth - part 3 : Effect of composition upon the fracture of silica particle - filled Epoxy resin compositions,12(4):(684-692). 14. Tavakoli, .S.M.; Palfrey ,R.A. and Phillips, M.G. (1989),composites, 20(20): 159 – 165. 15. Grawford ,R.J .(1987),Plastics engineering, Second Edition , Pregmon Press, New York. 16. Seung – Hwan Lee & Ohkita ,T. (2003), Journal of Applied Polymer Science, Mechanical & thermal Flow Properties of Wood Flour - Biodegradable Polymer Composites, 90: 1900 – 1905. 17. Young ,R.J . ; Maxwell,D.L. and Kinlock ,A.J. (1986), Journal of Materials Science, The deformation of hybrid - particulate composites, 21(2): 380 -388. 2011) 2( 24مجلة ابن الهیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد 18. Vladkova ,T.; Vassilera ,St. and Natov, M .(2003),Journal of Applied Science, Wood Flour A New Filler for the Rubber Processing Industry . I . Cure Characteristics & Mechanical Properties of Wood Flour - Filled NBR & NBR/PVc Compounds, 90: 2734 – 2739. 19. Stepek, J. and Daoust ,H. (1983 ), Additives for Plastics, Springer - Varlag New York Heidelberg Berlin. 20. Kulkarni ,S.; Dha,D.; Murthy,C and Kishore, (2002), Bulletin of Materials Science, Analysis of filler - Fiber Interaction in Fly Ash Filled Short Fiber- Epoxy Composites Using Ultrasonic NDE, 25(2): 137-140. 21. Mccrum, N.G.; Buckly,C.P. and Bucknall ,C.Bb , (1997), Principle of Polymer Engineering , Second Edition, Jhon Wiley & Sons, New York. 22. Pand , J and Sharma ,D. (1984), Fiber Science & Technology, Fracture Toughness of Short Glass Fiber & Glass Particulate Hybrid Composites, 21(4): 307-317. یبین االبعاد القیاسیة للعینات):1(جدول المواصفات القیاسیة األبعاد القیاسیة للعینات نوع األختبار أختبار الصدمة Impact test ANSI/ASTM-D790 نحناء أختبار األ Bending test ISO-179 أختبار االنضغاط Compression test ASTM-D695 یبین قیم مقاومة الصدمة عند درجات حراریة مختلفة): 2(جدول Impact Strength (KJ/m2) Material C˚2±60 C˚2±40 C˚2±20 13.1 8.35 8.2 Ep+R.W.F+G.p 9.4 3.1 2.8 Ep+R.W.F 11.4 3.7 2.5 Ep+R.W+R.W.F+W.W.F 8.5 6.4 6.2 Ep+W.W.F+G.p 6.5 3.1 2.7 Ep+W.W.F 67.3 5.6 2.1 Ep یبین قیم معامالت یونك عند درجات حراریة مختلفة): 3( جدول Young‘s Modulus (Mpa) Material C˚2±60 C˚2±40 C˚2±20 23.72 274.91 2307.56 Ep+R.W.F+G.p 20.67 228.98 1944.07 Ep+R.W.F 110.64 248.39 1297.98 Ep+R.W+R.W.F+W.W.F 159.14 259.95 1608.05 Ep+W.W.F+G.p 21.21 297.73 1846.64 Ep+W.W.F 18.48 20.41 1415.41 Ep یبین قیم مقاومة االنضغاط عند درجات حراریة مختلفة (4):جدول الهیثم مجلة ابن الصرفة للعلوم والتطبیقیة 24المجلد 2011 )2 ( یبین االجھزة المستخدمة في الفحوصات):1(شكل بین قیم مقاومة الصدمة عند درجات حرارة مختلفةیبین العالقة ):(2شكل Compresion Strength (MPa) Material C˚2±60 C˚2±40 C˚2±20 46.97 53.65 96.26 Ep+R.W.F+G.p 36.02 42.71 92.11 Ep+R.W.F 41.97 46.56 74.48 Ep+R.W+R.W.F+W.W.F 37.83 45.94 87.51 Ep+W.W.F+G.p 43.37 45.93 93.57 Ep+W.W.F 61.38 63.15 73.86 Ep جھاز اختبار الصدمة جھازاختبار األنحناء جھازاختبار االنضغاطیة 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 20 40 60 80 Temperature ( C) Im pa ct S tr en gt h ( K J/ m ^2 ) Ep+R.W.F+G.p Ep+R.W.F Ep+R.W+R.W.F+W.W .F Ep+W .W .F+G.p Ep+W .W .F Ep º الهیثم للعلوم مجلة ابن والتطبیقیة الصرفة ) 2( 24المجلد 2011 یبین العالقة بین قیم معامالت یونك عند درجات حرارة مختلفة :)3(شكل 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 0 20 40 60 80 Temperature ( C) Yo un g` s M od ou lu s ( M P a ) Ep+R.W.F+G.p Ep+R.W.F Ep+R.W+R.W .F+W.W.F Ep+W.W.F+G.p Ep+W.W.F Ep º 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 Temperature ( C) C o m p re s s iv e S tr e n g th ( M P a ) Ep+R.W.F+G.p Ep+R.W.F Ep+R.W+R.W.F+W.W.F Ep+W.W.F+G.p Ep+W.W.F Ep º یبین العالقة بین قیم مقاومة االنضغاط عند درجات حرارة مختلفة ):4(شكل IBN AL- HAITHAM J. FOR PURE & APPL. SCI. VOL.24 (2) 2011 Studing Effect of Temperature on Some Mechanical Properties of Single And Hybrid Composites M.Z. Abdullah, A. R. Al-Sarraf, B. M. Dhiaa* Department of Physics، College of Education Ibn Al-Haitham, University of Baghdad * Department of Application Sciences , University of Technology Received in: 16, February , 2010 Accepted in: 30, June, 2010 Abstract In this research,we are studied impact strength, bending and compression strength of composites including the epoxy resin as a matrix , with gawaian red wood flour ,Russian white wood flour ,glass powder and rock wool fibers as reinforcement materials with volume fraction (20%) for all samples,and compared them in different conditions of temperatures. The results have shown that the impact strength increased with the reinforcement with (particles and fibers),and at high temperatures for all samples prepared,and also observed an increase in elasticity coefficient of epoxy composites filled with (different particles) and decreased in elasticity coefficient of epoxy composites filled with (particles and fibers) , on the other hand the elasticity coefficient of all the samples prepared decreased at high temperatures,and increased in compression strength of all samples at room temperature ,but at high temperatures compression strength of all samples decreased. Key words: epoxy resin , composites , mechanical properties , Rockwool Fibers , Wood flour