استخدام ألياف من أعشاب محلية كمواد مالئة لمطاط الستيرين-بوتادين: العلاقة بين محتوى الألياف والخصائص الميكانيكية

الملخص

في هذه الدراسة، استُخدمت أعشاب ليبية محلية غير خشبية—وهي الرتم (Retama raetam )، و الحلفاء  ((Stipa tenacissima ، و السبط Stipagrostis pungens)) —كمواد مالئة مُعزِّزة في مركبات مطاط الستايرين-بوتادين (SBR). انطلاقاً من أبحاث سابقة أجريت من قبل فريقنا، تهدف هذه الدراسة إلى مقارنة السلوك التعزيزي لهذه الأنواع الثلاثة من الأعشاب المتوفرة محلياً وذات التكلفة المنخفضة.  أُجري تحليل ارتباط لتحديد العلاقة بين نوع المادة المالئة ونسبتها مع الخصائص الميكانيكية للمركبات الناتجة. تم تحضير المركبات باستخدام جهاز بثق ثنائي اللولب (twin-screw extruder) بنسب تحميل للمادة المالئة بلغت 10% و20% و30% و40% وزنياً بنسبة للبوليمر كما تم تقييم الخصائص الميكانيكية التالية: الإجهاد عند الكسر، الاستطالة عند الكسر، مقاومة الصدمات، والصلادة الدقيقة (micro-hardness). أُجري تحليل الارتباط باستخدام طريقة "بيرسون" (Pearson) لإيجاد معامل التحديد (R²). أظهرت النتائج أن الارتباط بين أداء المركبات البوليميرية ومحتوى الألياف يعتمد بشكل كبير على نوع الألياف. بشكل عام، أظهرت المركبات المصنوعة من "الحلفاء" أو "السبط" علاقة قوية مع جميع الخواص المقاسة باستثناء الإجهاد عند الكسر، في حين أظهرت المركبات المصنوعة من "الرتم" علاقة قوية جداً مع جميع الخواص باستثناء مقاومة الصدمات. وعلى النقيض من ذلك، أظهرت المركبات المُعزَّزة بـ "الحلفاء" أو "السبط" علاقة ضعيفة جداً بين محتوى الألياف والإجهاد عند الكسر (حيث كانت قيم R² 0.0238 = و0.0629 على التوالي). ومع ذلك، أظهرت المركبات المحتوية على "الرتم" انخفاضاً خطياً في الإجهاد عند الكسر مع زيادة محتوى الألياف، مما يشير إلى ارتباط قوي (R² = 0.9947). وبالمثل، انخفضت الاستطالة عند الكسر بشكل مطرد مع زيادة نسبة تحميل المادة المالئة في جميع المركبات بغض النظر عن نوع الألياف، حيث سجلت جميعها قيمة R² أكبر من 0.80.  هنا، أظهرت المركبات المحتوية على "الرتم" أقوى علاقة بين الاستطالة عند الكسر ومحتوى الألياف. كذلك، أظهرت المركبات علاقة خطية قوية بين مقاومة الصدمات ونسبة تحميل الألياف بقيمة R² أكبر من 0.80، باستثناء المركبات المصنوعة من "الرتم" التي أظهرت ارتباطاً ضعيفاً (R² = 0.4217).