1

طین البنتونایت العراقي باستعمال ) PVC( دكلورایمتراكب بولي فاینیل تحضیر

المیكانیكیة والحراریة خصائصهودراسة ملءمادة المعالج

شاكر هاشم دفؤا

العراق،٤ب .ص/جامعة بابل/كلیة التربیة /قسم الفیزیاء

E mail: bur11111@yahoo.com

:الخالصة

حیث (PVC) یدكلورالبولیمر بولي فاینیل ملءالبنتونایت العراقي مادة طین استعمالتم في هذا البحث

تحمیص بدرجات حراریة عملیات هعلی وأجریت) ١٥٠ , ٧٥( µmحضر مسحوق البنتونایت لمقاس حبیبي

طبقة رابطة لمادة بوصفها (PVA) فاینیل الكحول بوليولج بمادة ال، ثم ع OC (900,700,300) مختلفة

تحت التسخین غیر بالسایكلوهكسانون بإذابته كلوراید وذلكمحلول بولي فاینیل تم تحضیر.البولیمر عم لءالم

امثبته بوصفستیارات الكالسیوم أضیفت ثم ، مستمرالمزج المع بنتونایت المعالج ال إضافة تمت ذلك بعد.المباشر

ي وخاصیة المتانة ومعامل المرونةالحرار خاصیة التوصیل فيتأثیر هذه المتغیرات درس. وبنسبة محددة احراری

.للمتراكب المحضر اذ حضرت عینات لهذا الغرض

لءمـمـادة بوصـفه 700oC والمحمـص لدرجـة PVAاسـتخدام البنتونایـت العراقـي المعـالج بمـادة أن عملیا وجـد

ضــمن والتــي تقـع PVCمقارنــة بالقیمـة لمـادة W/m.k 0.25توصــیلیة حراریـة بحـدود أعطـى PVCلبـولیمر

، وحــدها PVCمنــه لمـادة أفضـل 30وهــذا یعنـي تحسـن العزلیــة الحراریـة للمنــتج بنسـبة ٪ W/m.K 0.36مـدى

.من القیمة القیاسیة أعلى أضعاف ثةبمقدار ثال إجهادخاصیة متانة وأعطى

Preparation of PVC composite using reinforced Iraqi Bentoniet clay as a filler &

study their mechanical and thermal properties

Fuaad Sh. Hashim

In this study , Iraqi Bentonite clay was used as a filler for polyvinyl chloride

polymer. Bentonite clay was prepared as a powder for some certain particle size

,followed by calcinations process at (300,700,900) OC ,then milled and sieved. The

selected sizes were D <75 µm and D <150 µm . After that polyvinyl Al-Cohool

solution prepared and used as a coated layer covered the Bentonite powder before

applied as a filler ,followed by drying , milling and sieving for limited recommend

sizes. polyvinyl chloride solutions were prepared and adding of modified Bentonite

power at certain quantities were followed .Sheet of these variables on the mechanical

and thermal properties of the prepared reinforced particular polyvinyl chloride

composite.

Experimentally, it was found that the composite prepared by adding modified

Iraqi Bentonite powder , that calcined at 700 oC as a filler have an advantage in

heating insulator properties by 30% from that found for PVC as it is ,and the value of

stress strength exceed by three times as that for original value.

2

:المقدمة

فــي تقلیــل تقلــص المصــبوبة وكــذلك فــي )المالئــة(وجــد عملیــا كفــاءة عالیــة للمــواد الحشــویة

ن إفــكــذلك . تحســین خصــائص التمــدد الحــراري والزحــف فــي المــواد البالســتیكیة المطاوعــة للحــرارة

فعالـــةالغیـــر المالئــات اذ اســـتعملت. ]١[ســن درجـــة التشــوه الحـــراري للراتنجــاتالمالئـــات حّ اســتعمال

مثــل هــذه تعجــنحیــث .ة المــواد المتراكبــةلتقلیــل كلفــ) الســیلیكا ، الكربــون أســود ،األطیــان( صــناعیا

ــــار ) coupling agents(مــــع مــــواد ذات خصــــائص ربــــط مــــزدوج المالئــــات ــــع حــــدوث انهی لمن

والمــواد المالئــةالخصــائص المیكانیكیــة بســبب التبــاین الشاســع بــین الخصــائص المیكانیكیــة للمــواد

. [1]البولیمریة

یتمیـز و ، ألـواحو سـوائلو عجـائن،و ، ة مسـاحیقعلى هیئ) PVC( یدیوجد البولي فاینیل كلورا

ذات ( ةمتحجــرة وقویــو مــاده صــلبه، وانــه مــدى واســع مــن األلــوان، انــه ذو بخصــائص متعــددة منهــا

للقواعــــد والحــــوامض ةجیــــد ةمقاومــــ وخفیــــف الــــوزن وذ، و حــــرارة الغرفــــة ةفــــي درجــــ) ةلزوجــــة عالیــــ

فــــي اســـتعملســـهل التشـــكیل لـــذلك ة، و اتیـــااللیف ةوالزیـــوت والمركبـــات الهایدروكاربونیـــ توالكحولیـــا

صـــناعات مختلفـــة منهـــا صـــناعة األنابیـــب الصـــلبة وفـــي صـــناعة إطـــارات النوافـــذ واألبـــواب، وفـــي

لتعبئـــه المـــواد الغذائیـــة، وفـــي التغلیـــف وصـــناعة المعـــاطف المســـتعملة صـــناعة القنـــاني والحاویـــات

لألســالك الكهربائیــة ةدة عازلــمــابوصــفه المطریــة، وصــناعة األحذیــة والجــزم وكعــوب األحذیــة ، و

أجریــــت دراســــات عدیــــدة حــــول. [2]والقـــابلوات وكأغطیــــة لألرضــــیات وفــــي صــــناعة األثـــاث ألبیتیــــه

اســتعمال تــأثیر دراســةالبحــث یهــدف ، [3-7] یــدامــع البــولي فاینیــل كلور اســتعمال الطــین مــادة مــلء

فــي یــد االبــولي فاینیــل كلور مــع بوصــفه مــادة مــلء )PVA( بمــادة البتنونایــت العراقــي المعــالج طــین

.المیكانیكیة والحراریة للمادة الخصائص

: الجانب العملي والفحوصات

مسـحوق البنتونایـت العراقـي المضـاف إلیهـا یـداتم تحضیر نماذج من مادة بولي فاینیـل كلور

ةمتـز ممـادة بوصـفها ان بمـادة بـولي فاینیـل الكحـول تمعالجهما و ) ١٥٠ ,٧٥( µmاس حبیبي لمق

فـي الخصـائص ودراسة تـأثیر ذلـك. الطین لدرجات حراریة مختلفة صتحمی بعد على سطح الطین

. PVAسطحه مادة على ممتز بنتونایت عراقي - PVCولیمر بالمیكانیكیة والحراریة لمتراكب

ج الفحصذنما تحضیر:أوال

الممتز على سطحه مادة العراقي تحضیر البنتونایت PVA:

مسحوق البنتونایت العراقي بالماء المقطر باعتماد آلیة المزج والترشیح تم غسل

3

24hrمـدة OC١٠٠بعـد ذلـك جففـت المـادة بدرجـة حـرارة ، للتخلص من األمـالح والشـوائب العالقـة

-F. G. BODE&CO- Laboratory- Equipment )مجفـــف نـــوع باســـتعمال

Hamburg-90) .

لخــــام البنتونایــــت العراقــــي لمعرفــــة تركیبــــة األكاســــید یمــــاويالكالتحلیــــل )١(یوضــــح الجــــدول

.التحلیل المعدني لخام البنتونایت العراقي )٢(، فیما یوضح الجدول ونسبتها المكونة له

Loss on ignition ( الفقدان بسبب الحرق(

علـــى المحـــور الســـیني والشـــدة علـــى )بـــین ضـــعف زاویـــة الحیـــود قـــةالعال) ١(یوضـــح الشـــكل

مسحوق البنتونایـت العراقـي بوسـاطة حیـود مادة وذلك لتحدید التركیب المعدني ل، المحور الصادي

.التحلیل الكیمیاوي لخام البنتونایت العراقي) ١(جدول

نوع االوكسید النسبة المئویة نوع االوكسید النسبة المئویة نوع االوكسید النسبة المئویة

٠.٥٩ SO3 ٣.٤٢ MgO ٥٦.٧٧ SiO2

٠.٥٧ Cl ١.١١ Na2O ٢٦.٢ Al2O3

٠.٤٩ L.O.I*

٠.٦ K2O ٨.١٢ Fe2O3

٠.٦٥ P2O5 ٤.٤٨ CaO

.لمعدني الخام البنتونایت العراقي التحلیل ا) ٢(جدول

النسبة المئویة نوع المعدن

٧٩ Montmorillonite المعادن الطینیة

Clay minerals ٧ Plygorsktite

٥ Apatite

المعادن غیر الطینیة

Non- clay minerals

٥ Calcite

٢ Gypsum

١ Halite

١ Quartz

4

(IR)یوضـــــح تحلیـــــل االشـــــعه تحـــــت الحمـــــراء )٢(والشـــــكل . XRD) (االشـــــعه الســـــینیة

. نتونایت العراقيالب مسحوق لمادة

البنتونایــــت العراقـــي وذلـــك بــــإجراء معاملـــه حراریـــة لــــدرجات تـــم تحضـــیر ثــــالث عینـــات مـــن

(900,700,300) OC 2مــدةhr فــي فــرن كهربــائي نــوع(Naber therm) مصــنوع فــي المانیــه

ثــم ، لكــل عینــة 7hrأجریــت عملیــة الطحــن باســتعمال تقنیــة الطحــن بــالكرات مــدة ثــم .[8] ةألغربیــ

أجریــت عملیــة النخــل وذلــك ألجــراء تصــنیف المقــاس ،2hrمــدة OC 100 جففــت بدرجــة حــرارة

حیـــث اعتمـــد (Micro-Prazisossieb)مناخـــل ألمانیـــة الصـــنع نـــوع لتعمالحبیبـــي لهـــا وقـــد اســـت

. لكــــــل عینــــــه µm D<150 و >D ٧٥ µmن مــــــن المقــــــاس الحبیبــــــي امــــــدی

مـاء مقطـر وبمزجــه ml 100منــه لكـل 0.0125gبإضـافة بـولي فاینیــل الكحـولحضـر محلـول

عنــد دالــة أس OC 80 بدرجــة حــرارة (Magnetic sterar)جیــدا باســتعمال خــالط مغناطیســي

25gmثــم أضــیفت . [9,8]یك ور لكوذلــك بإضــافة قطــرات مــن حــامض الهیــدرو ٣وجیني هیــدر

واسـتمر المــزج بـولي فاینیــل الكحـولالبنتونایـت العراقـي المحمــص بشـكل تـدریجي إلــى محلـول مـن

ذيحین الحصول على محلول متجانس على شكل طین رقیق القوام لوالتسخین

بعـــدها . Greenland ([10]وفــق الطریقــة المعتمــدة مــن ىعلـــ عملیــة المــزجتمــت (لزوجــه عالیــه

. >D ٧٥ µmأجریت عملیة النخل للحصول على المقاس الحبیبـي جففت المادة وطحنت و

D<150 µm

2Ө

14.7

3

10.6

5 7.

196

4.46

4.

2 5

3.33

8

3.02

7

2.55

6

2.48 8

2.12

7

1.81

7

1.87

3 2.

03

M

Att .

K

M

Q

C

Inte

nsit

y

M: Montmorilloite. Att: Attapulgite. C: Calcite. Q: Quartz. K: Kaolinite.

حیود األشعة السینیة لمادة مسحوق البنتونایت العراقي) ١(الشكل

5

.ـ بنتونایت معالج دكلورا یبولي فاینیل متراكب تحضیر

وبعـد ،)٣( الشـكل فـي الموضـحة (IR)مـن خـالل تحلیـل المسـتعملة PVCةصـیف مـادتو تم

مذیب باستعمال توأذیب نهام 25gاخذ تم إذ. األساس استعمالها بوصفها مادة ملك تذ

میكــانیكيوخــالط وذلــك باســتخدام حمــام مــاء 80oCتمــت األذابــه بدرجــة حــرارة و ،سایكلوهكســانون

، rpm 450یـدور بسـرعة ) ( Heidolph RZR 2050 electronicنـوع ةزجاجیـ ةریشـ يذ

.اللون متجانس يوباستمرار المزج أصبح لدینا مستحلب حلیب

لءب متأتیـة لمعالجـة مشـكلة طبیعـة توزیـع حبیبـات مـادة المـیكمیة اكبر من المذ إضافةإن

أو µm 150لكونهـا تحتـوي علـى عـدد كبیـر مـن مقاسـات الحبیبـات التـي هــي اقـل مـن المسـتعملة

لزوجــة واطئــة بــادئ األمــر هــو يإضــافتها إلــى مكــون ذ ومــن ثــم فــان µm 75التــي هــي أقــل مــن

م فــي الســیطرة علــى ثباتــه فــي حكولیمري والــتبــلتمكــین المســحوق مــن ســهولة انتشــاره فــي الوســط ال

لمادة مسحوق البنتونایت العراقي) IR( تحلیل األشعة تحت الحمراء) ٢(الشكل

6

مــن خــالل عملیــة التســخین والمــزج المســتمر الــذي یقــوم بمهمــة تبخیــر المــذیب إلــى أعلــى مواقعــه

.وتحقق متراكب ذو لزوجة بأعلى قیمة ممكنة عملیا وتسهل عملیة الصب نسبة

إلى مادة األساس PVAالبنتونایت المعالج بمادة مسحوق كمیات تدریجیة من اضیفت

المحضرة بعد تحقیق حالة المستحلب المتجانس وخالل عملیة التسخین والمزج وحسب الجدول

ضیفت بعدها ستیارات الكالسیوم المثبت حراریا بالنسبة المزج مدة نصف ساعة أ تعملاس . )٣(

في ةأساسی ةزیتالستیارات ولمدى واسع مادة م اذ تعد، )٣(المحددة والمعرفة بالجدول

ن یتحكم بالخصائص أمكن ی اداخلی ازیتم الاختیار الستیارات عام وان التجاریة االستعماالت

سامة غیر ةداخلی ةزیتم ستیارات الكالسیوم لكونها مادةتحدید ان. [11] الفیزیائیة للمركب الناتج

ن أصبح لدینا أواستمر المزج إلى [12] من أصل المادة المحضرة% ٠.٥ضمن حدود في

قالب متوازي األضالع عن بعدها صبت المادة في نموذج زجاجي عبارة. مستحلب بني اللون

ن الداخل بمادة زیت البرافین لمنع التصاق م بعد تزییته طرافه صنع محلیا لهذا الغرض،أمثبتة

في حاویة تجفیف وضعأیام بعدها ةمدة ثالث OC٣٠النموذج ترك النموذج المحضر في حاضنة

بعد ذالك تم تحضیر نماذج على شكل .وقد اعتمدت هذه الطریقة لتحضیر النماذج األخرى

خاصة ألغراض فحص صیلیة الحراریة ونماذج التو ألغراض فحص 40mmأقراص ذات قطر

. ASTM D647([13]-٦٨(وفق المواصفة على اإلجهاد

7

).PVC(للب������ولي فاینی������ل كلورای������د ) IR(تحلی������ل االش������عة تح������ت الحم������راء ) ٣(الش������كل

8

الحبیبي لمسحوق مادة الملئ والمقاس نسب المكونات ونوع المكونات مع درجة حرارة التحمیص )٣(جدول

PVC treatment condition (matrit) Filler treatment condition Sample NO.

Group NO. *Mixing

time (hr) Mixing temp.oC

Stabilizer %

Ratio Solvent (gm:ml)

PVC wt%

PVA wt%

Filler(Bentonite)wt%

Calcination time (hr)

Calcination Temp. oC

Particle size (µm)

3.5 85 0.5 1: 2.5 95 0.5 5 2 900 150 A11 A1 3.5 85 0.5 1: 2.5 95 0.5 5 2 900 150 A12 2.5 85 0.5 1: 2 95 0.5 5 2 900 75 A21 A2 2.5 85 0.5 1: 2 95 0.5 5 2 900 75 A22 3.5 85 1 1: 2.5 95 0.5 5 2 700 150 B11 B1 4 85 1 1: 3 95 0.5 5 2 700 150 B12 4 85 1 1: 3 95 0.5 5 2 700 75 B21 B2

2.5 85 1 1: 2 95 0.5 5 2 700 75 B22 2.5 85 1 1:2 95 0.5 5 2 300 150 D11 D1 3.5 85 1 1: 2.5 95 0.5 5 2 300 150 D12 3.5 85 1 1: 2.5 95 0.5 5 2 300 75 D2

*، وبع�د نص�ف PVC، یتبعھا إضافة مادة ٨٥ oC رة الغرفة إلى درجة حرارة من درجة حرا )سایكلوهكسانون( ھو الزمن المطلوب لتسخین المذیب :زمن المزج

ویس�تمر ) س�تیارات الكالس�یوم ( وبعد نصف س�اعة أخ�رى م�ن الم�زج المس�تمر یض�اف المثب�ت الح�راري )PVAبنتونایت معالج بمادة ( ءساعة تضاف مادة المل

. المزج لحین الحصول على مستحلب بني اللون

9

فحوصات ال: ثانیا

فحص التوصیلیة الحراریة.

ألغراض فحص mm(5-2)وسمك 40mmتم تحضیر نماذج على شكل أقراص بقطر

باســتخدام منظومــة قــرص لــي وباعتمــاد K (Thermal Conductivity)التوصــیلیة الحراریــة

[14]: اآلتیةالعالقات الریاضیة

)١ .................. (

s

AB

BsA

sA

A

d

TTr

Td

r

Td

dTe

K

]2

)4

(2[

قـــة الحراریــة المـــارة خــالل نمـــوذج الفحــص مـــن الطاقـــة وهـــي معــدل الطا eحســـاب قیمــة یمكــن اذ

:فیكون (P=IV)المجهزة لملف التسخین

]2

)([2)(2

CCBBBAs

AAAB TdTdTTd

TdrTTr

VIe

……………. (2)

تمثــل Vو .A 0.25التیــار المجهــز لملــف التســخین وهــو ثابــت لكــل القیاســات وقیمتــه Iحیــث

dS و 1.3mmسمك األقراص وتساوي تمثل dA ,dB ,dC وان . .V 6فولتیة مستمرة قیمتها

. BوA اقع بین القرصین و ال (mm)سمك النموذج

r = rC = rB = rA األقـراص تمثـل نصـف قطـرC ,B, A 2.06علـى التـوالي وتسـاوي mm .

K بوحـدات علـى التـوالي C ,B, Aحـرارة األقـراص درجـة فهیـه تمثـل TC ,TB ,TA امـا

. Cو B ائي المستخدم في قرص لي یقع بین القرصینعلما ان المسخن الكهرب

للعینـــة (k)لنحصـــل علـــى قیمـــة التوصـــیلیة الحراریـــة -١-نعـــوض فـــي المعادلـــة eبعـــد حســـاب

وقد تم قیاس النماذج في ظـروف درجـة حـرارة الغرفـة وبـزمن . (W/m K)المراد فحصها بوحدات

. الفحص ء النماذج بزیت البرافین عند ثابت یقدر بحدود ساعتین لكل نموذج علما انه تم طال

فحص المتانة ومعامل المرونة :

Modulus of)ومعامــل المرونــة (Stress Strength)تــم فحــص متانــة اإلجهــاد

Elastisity) Y باستخدام جهاز(Test metrics) اآلتیة وباعتماد العالقات الریاضیة [15] :

A

F ……………… (3)

).N/m2( تمثل إجهاد الشد حیث

oL

L ……………. (4)

10

تمثل مطاوعة الشد حیث

Y =

oLLA

F

……………. (5)

. المادة ولیس على أبعادهاعلى نوع وهو یعتمد) N/m2(لمرونة لیمثل معامل یونك Yحیث

الكثافة الحجمیة وامتصاصیة الماء ،ةفحص المسامیة ألظاهری.

طبقـا للطریقـة المعتمـدة بموجـب A.P (Apparent Porosity)تـم قیـاس المسـامیة الظاهریـة

بدرجـة حـرارة hr 24مـدة إذ توضع النماذج في فـرن تجفیـف. [16] (ASTM C 373)المواصفة

100oC ثـــم تـــوزن مباشـــرة وهـــي جافـــة . ذلـــك تتـــرك داخـــل الفـــرن لتبـــرد وبعـــدwd میـــزان بوســـاطة

لدرجـة حـرارة وبعد ذلك تغمر النماذج فـي المـاء وتسـخن ( METELER AE 200) حساس نوع

100oC 24ثــم تتــرك مــدةhr . تؤخـــذ النمــاذج وتجفــف ســطوحها مباشــرة وتــوزن مــرة ثانیـــةWs

مــن A.Pتحســب المســامیة الظاهریــة . Wiغمــورة بالمــاء وبعــدها یــتم قیــاس وزن النمــاذج وهــي م

[17]:اآلتیة خالل تطبیق المعادلة

100%.

WiWs

WdWsPA …………. (6)

ــــم حســــاب المســــتخرجة مــــن خــــالل األوزان W.Aوامتصاصــــیة المــــاء B.Dالكثافــــة الحجمیــــة وت

-:اآلتیة بتطبیق العالقات

WiWs

WdDB %. …………… (7)

100%.

Wd

WdWsAW …………... (8)

.تمثل كثافة السائل حیث

.النتائج والمناقشة-٣

مــثالن عالقــة تغیــر قــیم التوصــیلیة الحراریــة لمتراكــب ی اللــذین) ٥و ٤( مــن مالحظــة الشــكلین

یـت مع تغیر درجـة حـرارة التحمـیص لمسـحوق البنتونا PVAبمادة لجاعراقي مع بنتونایت–بولیمر

) هوبعـد مـدة سـاعتین 120oCقبـل التجفیـف بدرجـة حـرارة ( µm 75و µm 150بمقـاس حبیبـي

أعطــت توصــیلیة حراریــة أعلــى µm 150نجــد أن النمــاذج ذات المقــاس الحبیبــي ،علــى التــوالي

ولمختلـف مـدى التحمـیص هأو بعد سواء قبل التجفیف µm 75من النماذج ذات المقاس الحبیبي

أعلــى ةعامــ ةقبــل التجفیــف بصــور للنمــاذج كانــت التوصــیلیة الحراریــة نفســها جموعــهمولل. الحــراري

كـذلك. µm 75 أو µm 150 بعـد التجفیـف سـواء باسـتخدام المقـاس الحبیبـي ممـا هـي للنمـاذج

11

بعـد هـذه إذأعطـت حالـة تحـول بقیمـة التوصـیلیة الحراریـة 700oCان درجة حرارة التحمـیص وجد

ضــوء فــيویمكــن تفســیر ذلــك . ه او بعــد التجفیــف یة الحراریــة ســواء قبــلانخفضــت التوصــیل القیمــة

. ومقارنة النتائج الفیزیاویه مع الحراریة للنماذج عملةطبیعة المادة المست

وامتصاصــیة قــیم المســامیة الظاهریــة والكثافــة الحجمیــة تغیــر) ٨و٧و٦( توضــح األشــكال

µm و µm 150 بمقـاس حبیبـي البنتونایـت الماء مع تغیـر درجـة حـرارة التحمـیص لمسـحوق

للمتراكـــب المشـــكل مـــن ةالفیزیاویـــ صـــائصیمكــن تفســـیر التغیـــرات الحاصـــلة فـــي ســـلوك الخ. 75

PVC وبنتونایت معالج بمادة PVAأتيوفق مای على :

عبــارة عــن حبیبــات متكتلــة وهــذه تحتــوي علــى مســامات µm 150الحبیبــات بمقــاس حبیبــي

،یمــــتص الحــــرارة وبــــدوره یغــــذي المحــــیط الــــذي حولــــه احراریــــ امــــا یجعلهــــا خزانــــبــــداخل تكوینهــــا م

من كمیة المسحوق نحصل على نسبة مسامیة في الجسم المشكل من نفسه المستعمل تركیزللو

مــن الموصــل وانتقــال اوهــذا خلــق نوعــ، مــع البــولیمر أعلــى µm 150مقــاس حبیبــي يمســحوق ذ

ـــة ذات الحـــرارة عبـــر الوســـط فـــي حـــین الحبیبـــ تكـــون نســـبة µm 75 حبیبـــيالمقـــاس الات المتكتل

اســتقراء هـــذا االســتنتاج مـــن یمكـــن و . تكــون التوصـــیلیة الحراریــة اقــل ومــن ثـــمالمســامات فیهــا اقـــل

-: اآلتي الجدول

النتائج العملیة المقاسة للتوصیلیة الحراریة والمسامیة الظاهریة كدالة للمقاس الحبیبي - ٤-جدول

فیفودرجة حرارة التج

µm 75 75 150 150) ( المقاس الحبیبي

oC( R.T. 120 R.T. 120( درجة حرارة التجفیف

ءمادة مل استعمالعند (W/m.K التوصیلیة الحراریة

)oC٧٠٠ محمصة بدرجة حرارة

0.211 ٠.١٤ ٠.٢٧٨ ٠.١٣

محمصة استعمال مادة ملء عند( % المسامیة الظاهریة

)oC٧٠٠ بدرجة حرارة

- ٣ - ٢.٤

نــهأإن المســامیة الظاهریــة تقــاس للجســم المتراكــب الــذي مصــفوفته البــولیمر والــذي أبــدى إذ

داخـل المسـامات ن مصـدر التوصـیلیة الحراریـة هـو یـتحكم بـه نسـبةإفـ مـن ثـمو . جسم غیـر مسـامي

ان . اءالحبیبات المتكتلة والذي امتص حرارة بكمیة اكبر نتیجـة وجـود هـذه المسـامات المتخللـة الهـو

الممتــزة علــى ســطح حبیبـــات تحــرر الغــازات إلــى أدت 700oCلغایــة المعاملــة الحراریــة لظــروف

ــم تنــدفع قــد للنمــاذج ذات الســمك األكبــر ةعیانیــ ةوهــذه مشــاهد خــارج النمــوذج إلــىالطــین ولكنهــا ل

12

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Calcination Temperature (oC)

Th

erm

al C

on

du

cti

vit

y (

w/m

k)

Befor dryingAfter drying

لقیم ثبوتـا بـا أظهـرتبنتـائج االمتصاصـیة حیـث ذلـك ثبوت قیمة المسامیة الظاهریة معـززا إلى أدى

وكـــذلك تمـــدد زیـــادة فـــي التوصـــیلیة الحراریـــة ســـببهـــذا الســـلوك إن) . ٨(تقریبـــا كمـــا فـــي الشـــكل

مـا حصـول االنقـالب بعـد درجـة حـرارة أ .النموذج وما انعكس في نتائج الكثافة الحجمیـة حیـث قلـت

ولة عــن خــروج الرطوبـــة ؤ تكــون مســ 700oCفدرجــة: مــن عــدة أســباب يمتــأت 700oCالتحمــیص

وهنــاك فراغــات ، یتــرك فراغــات داخــل المكــون الطــینهــذا ء البلــوري بنســبة كبیــرة جــدا و وحتــى المــا

حصــل تحــوالت تبعــد هــذه الدرجــة .صــفیحیة تحصــل نتیجــة تركیــب المونتمورلینایــت فــي البنتونایــت

-أي تقــــوم بعملیــــة تحــــول مثــــل ،فــــي المونتمورلینایــــت والكلســــایت والمعــــادن المصــــاحبة طوریــــة

Quartz إلــــى-Tridmate الكثافــــة األعلــــى التــــي تســــبب تقلــــص ممــــا یــــؤدى إلــــى نقصــــان ذي

علـــى وزیـــادة فـــي قیمـــة المســـامیة الظاهریـــة بحیـــث تكـــون مســـامات مفتوحـــة [18]المســـامیة الحجمیـــة

إن . ومـــا یعـــزز هـــذا االســـتنتاج النتـــائج التـــي أعطتهـــا االمتصاصـــیة حیـــث زادت ، ســـطح النمـــوذج

نكمـاش النمـوذج وبالتـالي زیـادة فـي الكثافـة الحجمیـة خروج الفقاعات من جسـم النمـوذج سـبب فـي ا

.وهذا ما انعكس على التوصیلیة الحراریة حیث قلت

دالة بوصفها PVAمعالج بمادة بنتونایت ـالتوصیلیة الحراریة لمتراكب بولیمر) 4(الشكل

). µm 150المقاس الحبیبي لمسحوق البنتونایت (لدرجة حرارة التحمیص

13

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Calcination temperature (oC)

Th

erm

al C

on

du

cti

vit

y (

w/m

k )

Befor drying

Af ter drying

0

1

2

3

4

5

6

0 200 400 600 800 1000

Calcination temperature oC

App

aren

t Por

osity

%

for(D ~ 75 m) for (D ~ 150 m)

دالة بوصفها PVAالتوصیلیة الحراریة لمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة ) ٥(الشكل

). µm 75المقاس الحبیبي لمسحوق البنتونایت (حرارة التحمیص لدرجة

µm

بوصفها دالة PVAلمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة المسامیة الظاهریة) ٦(الشكل

.لدرجة حرارة التحمیص

µ for D<75 µm for D<150 µm

14

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.55

1.6

1.65

0 200 400 600 800 1000

Calcination temperature oC

Bu

lk D

en

sit

y (

gm

/cm

3)

for(D ~ 75 m)

for (D ~ 150 m)

دالة لدرجة بوصفها PVAلمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة الكثافة الحجمیة) ٧(الشكل

.حرارة التحمیص

بوصفها دالة PVAامتصاصیة الماء لمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة ) ٨(لشكل ا

لدرجة حرارة التحمیص

µ

µ for D<75 µm for D<150 µm

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 200 400 600 800 1000

Calcination temperature (oC)

Wa

ter

Ab

so

rpti

on

%

for( D ~ 75 m)

for(D ~ 150 m)

µ µ

for D<75 µm for D<150 µm

15

نقطــــة عنـــد MPa 24.6هـــي دللبــــولي فاینیـــل كلـــورا یــــ االجهادإن القیمـــة المقاســـة لمتانـــة

العراقـي ان النتائج التـي تـم الحصـول علیهـا نتیجـة إضـافة طـین البنتونایـت . [19] %100الخضوع

كانــت ضــمن µm 150أ و ٧٥ µmمقــاس حبیبــي ســتعمالســواء با PVAالمعــالج بمــادة

طیــان البنتونایــت وكـــذلك وهــذا مصــدره بســبب معالجـــة أ MPa (75-70) حــدود متانــة إجهــاد

المیكانیكیـة لهـذه القـیم كمـا صـائصضمن حدود المواصفة التي ترفع قیمة الخ في تراكیز عمالباست

خاصـیة تـزداد وجـد انـه اذ، [20] نو علیـه مـن اخـر حصـلوهـذا یتفـق مـع مـا . (9)یوضـحه الشـكل

إن اســتعمال وزن . PVA مــع مــادة) ا مــاز اســطح(نایــت عنــدما تعــالج یورلتیممونللمتانــة اإلجهــاد

زیـادة متانـة اإلجهـاد وبنسـبه اكبـر یـؤدي إلـى PVAمـن مـادة ) ٧٠٠٠٠-٨٠٠٠٠(mw جزیئـي

اإلجهــــاد للطــــین تــــزداد مــــن إن متانــــة. )٤٠٠٠٠( mwوزن جزیئــــي واطــــئ اســــتعمل ممــــا لــــو

MPa ــــــــــــــــــــــــى ١.٢ PVA ادةمــــــــــــــــــــــــمــــــــــــــــــــــــن g٣٠إضــــــــــــــــــــــــافة عنــــــــــــــــــــــــد ٥.٦ MPa إل

مـن الطـین ١٠٠ gلكـل g٠.٥ وعنـد اسـتعمال ) Na-clay(من الطین الصـودیومي ١٠٠ gإلى

.قیمتها ستتضاعففإن متانة اإلجهاد ) Ca- clay(الكالسیومي

معامـل المرونـة للمتراكـب مـع تغیـر درجـة حـرارة التحمـیص للبنتونایـت تزایـد اظهرت قیم تغیر

فـــي حـــین كـــان التزایـــد تباطئیـــا 700oCقیمـــة معامـــل المرونـــة كلمـــا ازدادت قیمـــة التحمـــیص لغایـــة

عملیــا . (10)ه الشــكل كمــا یوضــح 150µmمقــاس حبیبــي يبنتونایــت ذبطــین للنمــاذج المعــززة

یحصـل فشـل مـن ثـمإلى زیادة معامـل المرونـة لهـا و ىوجد أنة كلما زاد تبلور المادة السیرامیكیة أد

بقلیل و یصاحب ذلك تشوه هاأو بعد الخضوع ةنقط في األجسام دائما بعد

مــن لحــدود درجــه الحــرارة نأیظهــر جلیــا كأنمــا النمــوذج حصــل فیــه انــزالق علــى أســطحه وبمــا

700oC معامــــل زیــــادة فــــي حصــــولفهــــذا یعنــــي ) البنتونایــــت( تــــؤدي إلــــى تحــــول بلــــوري للمركــــب

یبــدأ تــأثیر عامــل ) بنتونایــت(ضــمن مكــون المضــاف ة فــيالمرونــة وعنــد اكتمــال التحــوالت ألطوریــ

بوصـفه المیكانیكیة التي أظهرت سلوك تأثیر قیمـة المتانـة للبـولیمر في الخصائصالربط للمتراكب

.للمتراكب مصفوفة

16

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1000

Calcination temperature (oC)

Str

en

gth

(M

Pa)

for(D 75 μm)

for(D 150 μm)

PVAلمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة متانة االجهاد) ٩(الشكل

.دالة لدرجة حرارة التحمیصبوصفها

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 200 400 600 800 1000

Calcination temperature (oC)

Mo

du

lus o

f ela

sti

cit

y (

MP

a)

for(D 75 μm)

for (D 150 μm)

PVAمعامل المرونة لمتراكب بولیمرـ بنتونایت معالج بمادة ) ١٠(الشكل

.دالة لدرجة حرارة التحمیصبوصفه

for D<75 µm for D<150 µm

for D<75 µm for D<150 µm

17

:االستنتاجات

700oCحــــرارة والمحمــــص لدرجــــة PVAیــــت العراقــــي المعــــالج بمــــادة البنتونا اســــتعمالإن

مقارنـة بالقیمـة لمـادة W/m.k 0.25أعطـى توصـیلیة حراریـة بحـدود PVCلبـولیمر لءكمادة مـ

PVC 0.36 ضــمن مــدى W/m.K ٪ 30وهــذا یعنــي تحســن العزلیــة الحراریــة للمنــتج بنســبة

أضـعاف أعلـى مـن ةإجهاد بمقـدار ثالثـ خاصیة متانة كما أعطى. وحدها PVCأفضل منه لمادة

كلمـا كـان المقـاس الحبیبـي انعـم كلمـا تحسـنت ولقد لوحظ أیضـا انـه. PVCالقیمة القیاسیة للمادة

. المیكانیكیةالخصائص و الحراریة الخصائص العزلیة

:المصادر

1- Thomas, P. Murphy (1966) "Reinforced and filled Thermoplastics "

Industrial and Engineering chemistry ,58(5): 41-49

2- Plastic properties .htm (2004)" Plastic properties and uses of common

thermoplastics and thermosetting plastics table.

3- Mortland , M.M. (1970) "Clay-organic complexes and interactions" ,

22 : 75-117.

4- تكنولوجیا وكیمیاء البولیمرات " )١٩٨٣(حسین على، كاشف الغطاء،كوركیس عبد ، آل آدم

. كلیة العلوم/ امعة البصرة ج

5- Hawthorne ,D.G., at.el.,(1974) "Journal of macromolecular science

chemistry ", 8 : 659 -671.

6- Khudiar Sh.H., (2005) "Study of thermal conductivity and Tensile

Stress for polymer-kaolin composite", M.Sc., thesis, AL-Kufa

University.

7- Hussain W.A. ,(2006)"The thermal conductivity and dielectric

properties of (Alumina, Aluminum, and Resole)-Epoxy composites

prepared for industrial Application", Ph.D., thesis ,AL-Basrah

University.

8- U.S., Patent, (1978), 4, 091, 164 .

9-Theng , B.K.G., (1982) "Clay and clay minerals", 10: 1-10.

18

10- Green Land ,D.J.,(1963)"Adsorption of polyvinyl Alcohols by

Montmorillonite" ,J. of colloid science, 18: 647-664.

11- Oliesky, S.S. and Mohr, V.G. (1964) "Handbook of reinforced

plastics" New York, Chap. VI-I.

12-- Bunring , C.R. and Spielman ,H.R. (1966) " plastics Technol.",

12 (6) : 43.

13-ASTM D 647-68:Standard practice for Design of molds for test

specimens of plastic molding material.

14- Hasselman ,P.H.& Thomas, J.R.,(1983) "Thermal conductivity ",

20, plenum press .New York.

15- Malkin, A.Ya& Askadsky, A.A.,(1970) "Methods of polymer

physics".

1٦- ASTM, part 17(p373),Water Absorption, Bulk Density ,Apparent

specific rarity of fired white wave products.

17- Kingery ,W., (1976)"Introduction to Ceramic", John Wiley &Sons

,Inc., New York.

18- Fadhil A. ,Rasin,(1998),"The use of Iraqi silicon rocks as Electrical

insulators in industry " Ph.D. thesis, AL-Nahreen University, College of

Science.

19- A : \ Mechanical ٪ 20AND٪ 20 Chemical ٪ 20 Properties ٪ 20 OF ٪

20 Plastics (2004) " Mechanical and chemical properties of plastics

materials "

20- Dowdy, R.H. (1972) "Effects of Hydroxyl-Containing organics on

the strength energy characterization of montomorillonite " Sold., Sci-

Soc. Amer. Proc. , 36 : 162-166.