IJPS 国际高分子科学杂志》上 1687 - 9430 1687 - 9422 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/9017956 9017956 研究文章 影响钢筋疏水性年级香蕉( 穆萨这种树皮纤维等规聚丙烯的物理力学性质 Mamunur拉希德 医学博士。 1 Samad Sabrin。 1 Gafur m·A。 2 Rakibul Qadir 医学博士。 2 Chowdhury a . m . Sarwaruddin 1 Poletto Matheus 1 应用化学与化学工程系 工程与技术学院 达卡大学 达卡1000 孟加拉国 du.ac.bd 2 试验工厂和过程开发中心(PP和PDC) 孟加拉国科学和工业研究理事会 达卡1205 孟加拉国 bcsir.gov.bd 2016年 17 5 2016年 2016年 28 12 2015年 15 03 2016年 04 04 2016年 2016年 版权©2016 Md。Mamunur拉希德et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

本研究研究的物理力学和形态学特性碱(氢氧化钠和KMnO治疗4)和未经处理的香蕉树皮纤维增强聚丙烯复合材料(BBF)。详细的结构和形态特征进行使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM),力学性能测试(抗拉强度、抗弯强度和显微硬度)。化学疗法改善纤维的疏水性和KMnO发现更好4治疗。复合材料与0、5、10和15 wt。%载荷被水吸收研究和发现KMnO相媲美4治疗纤维复合材料相比,吸收更少的水。KMnO4治疗15%纤维负载提高了抗拉强度、抗弯强度和复合材料的显微硬度比原始和氢氧化钠处理纤维载荷。TGA分析还显示发病相关联的温度在400 ~ 500°C的分解香蕉纤维成分包括木质素、纤维素和半纤维素这意味着更好的热力学稳定性。所有的值表明KMnO 15%4对待香蕉树皮纤维(BBF) / PP复合材料被发现比原始和氢氧化钠处理的。

 1。介绍

近年来,复合材料的使用也成倍地增加。背后的原因,是他们的多才多艺的使用、易于制备、环保系统,改善机械和可用的属性,和低成本。广泛使用的聚合物基体组成的复合材料。这些聚合物矩阵通常是增强与合成(玻璃纤维、碳和芳纶)和天然纤维(剑麻、黄麻、亚麻等)。这些聚合物基复合材料(pmc)不仅用于工业、汽车、船舶、和结构的应用也被证明是有利的高强度重量比,易于制造,复杂形状、低成本、和良好的耐腐蚀和海洋污染 1, 2]。基于合成纤维复合材料不易降解,因为他们的高分子量和疏水性的性格。天然纤维增强复合材料显示一些缺点如低强度,可怜的界面粘结,水分吸收相比,人造纤维增强复合材料。天然纤维尤其对水分敏感,因为纤维/基体界面是复合的关键区长期性能( 3]。化学处理是一个重要的加工参数减少亲水性纤维的性质,从而提高附着力的矩阵。预处理的纤维改变其结构和表面形态。亲水的羟基被删除从纤维不同的化学物质的作用。显著改善复合材料的力学性能报告通过使用不同的化学治疗(氢氧化钠、KMnO4等)来实现纤维和基体之间的附着力好( 4]。这些治疗后纤维、去除半纤维素、果胶、木质素、蜡和粗糙度的增加纤维观察( 4]除了机械联锁 5]。化学处理显示显著提高纤维增强复合材料机械性能( 6]。研究表明,氢氧化钠处理的椰壳纤维有更好的力学性能比十二烷基硫酸钠(SLS)处理的椰壳纤维。在这两种情况下的是纤维增强环氧树脂( 7]。结果表明,氢氧化钠处理剑麻纤维增强复合材料显示改善抗拉和抗弯强度比未经处理的剑麻纤维增强复合材料( 8]。高锰酸盐处理对天然纤维是由高锰酸钾(KMnO4在丙酮溶液。这种治疗提高化学联锁的接口,并提供更好的附着力矩阵(阿卡什et al。 9])。它还与木质素(亲水性AOH组)成分反应和分离纤维细胞壁导致减少纤维的亲水性性质( 10]。

在孟加拉国,大量种植香蕉。香蕉纤维后可以很容易地从分之一叶获得水果和树叶是利用植物本身的树皮。黄麻等天然纤维、剑麻麻,香蕉纤维也被用作增强材料。Venkateshwaran et al。 11- - - - - - 13)研究抗拉和抗弯强度的力学性能和影响和吸水测试进行了使用香蕉/环氧复合材料。碱的作用和SLS(十二烷基硫酸钠)处理对香蕉/洋麻混合复合材料和混合编织复合材料也进行了研究。

目前的研究活动转向发展的“性价比”,而不是“高性能”热塑性复合材料。从成本效益还取决于原材料成本,大多数复合系统视为一个有吸引力的候选人这个“性价比”的市场是基于e玻璃纤维和树脂如聚丙烯(PP)、polyamide-6, 6 (PA-6 6),聚(对苯二甲酸乙二醇酯乙烯)(PET),或聚(对苯二甲酸丁二酯(PBT)) 14]。在这些页提供了大量的有利特征作为基质材料复合材料的高容量的应用程序。展品很多有益的特性,如低价格、高韧性、低密度、较高的热稳定性,(di)电气性能好,耐化学性( 15]。此外,PP可以很容易地处理和回收,有大量的成绩。考虑到所有这些事实,我们打算准备一个基于PP复合增强的化学处理香蕉纤维。化学处理的目的是改善纤维的疏水特性,提供一个更好的强化纤维和疏水性之间的矩阵。

 2。材料和方法 2.1。香蕉纤维的制备

香蕉纤维收集香蕉树皮的植物物种 穆萨这种(Sagor卡拉)可胜大厅区域。纤维长约30厘米。当香蕉植物成熟,植物的树皮被砍成小块和分离层包绑在一起。在两个单独的包是在淡水桶二十天。然后肥料肥料与水混合,包保持五天。烂时,叫被斗,用水洗了彻底的几次和干在户外暴露于阳光。除去杂质,如肮脏的材料和粘性的物质是由浸泡干纤维在溶液中每公升6.5 g洗涤剂的水在70 - 75°C在烧杯中30分钟。Fiber-to-solution比例是1:50(按重量计算)。他们清洗用蒸馏水彻底去除杂质和干在烤箱50°C 20分钟在露天干燥前24小时和存储在干燥器中。

 2.2。从处理和未经处理的香蕉纤维去除水分

处理和未经处理的香蕉纤维保持在50°C三个小时在烤箱去除水分。这样做是为了更好的样品制备和删除不良泡沫复合。生BBF KMnO 0.055%4BBF治疗,7.5%氢氧化钠处理BBF被用来准备BBF / PP复合材料在不同的成分。

 2.3。从聚丙烯去除水分

商业聚丙烯用于复合材料的制备是等规和结晶度的中级水平的低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。商业等规聚丙烯熔点,范围从160到166°C。这是干浆果,聚合物在炉操作电在80°C 3小时,为更好的样品制备。浆果是保存的过程通过删除所有水和液体物质。除去水分的聚合物需要确保最后的样本是免费的从不良的泡沫。

 2.4。复合颗粒制备

PP和BBF粉女郎,渐渐地,同时注入挤出机的料斗的温度设定在170°C。然后混合物进入页眉和转轴的接触,PP融化和轴的速度挤出了混合物通过喷嘴。轴转速保持温和防止耗尽的混合物。混合挤压的主要部分。如果纤维和矩阵的混合不均匀,获得的产品质量很差。面通过喷嘴然后切碎成小颗粒,这是有利于进一步挤压。这个过程至少重复三次均匀混合。

 2.5。综合表准备

珠子的BBF / PP复合材料由切机的喷嘴流量为模具抛光之前准备的非常细砂纸,丙酮洗涤,喷涂模具排气装置。然后20克之间的颗粒被带进一个模具放置两种钢板的weber-pressure液压机(热压机)复合片。热压机的温度设定在170°C,而初始压力设定在350 KN。花了大约30分钟到达设定温度。达到设定温度后,融化了大约5分钟100 KN的压力。然后下面的表是冷却40°C(数字 1和 2和表 1)。

组成不同的复合材料。

复合材料 作文(wt. %)
页(wt. %) 香蕉纤维(wt. %)
C1 One hundred. 0
C2 95年 5
C3 90年 10
C4 85年 15

球团矿BBF / PP复合材料。

按形式BBF / PP复合材料。

 3所示。结果和讨论 3.1。原始的物理性质和治疗BBF / PP复合材料

从图 3,观察吸水的最高价值是15%原始BBF / PP复合材料和水吸收增加的百分比的增加粗纤维。而PP纤维的亲水部分是疏水复合的一部分。这就是为什么复合亲水性的增加复合纤维比例的增加。相同的属性是氢氧化钠和KMnO还发现4治疗纤维。也发现,原始BBF / PP复合材料吸收更多的水比BBF / PP复合材料。氢氧化钠处理消除了氢键网络结构的纤维素纤维,提高纤维表面粗糙度( 16]。这是由于化学治疗引起的半纤维素,木质素,纤维和果胶,降低亲水性和增加纤维的表面张力和粗糙度,确保适当的矩阵和纤维之间的附着力,降低复合穿透水( 17]。

水吸收处理和未经处理的BBF / PP复合材料的时间间隔0 ~ 72小时。

 3.2。机械性能的原始和治疗BBF / PP复合材料 3.2.1之上。极限抗拉强度(ut)生和治疗BBF / PP复合材料

拉伸试样准备根据ASTM d638 - 98。测试速度是1毫米/分钟,而测试标本检查的数量是6。可以看出UTS随纤维治疗和纤维增加的百分比的增加( 16]。纤维化学处理降低了亲水性纤维和疏水性聚丙烯之间的不兼容性通过消除蜡和其它noncellulosic物质,这带来了纤维和基体之间的附着力差,产生粗糙表面和创建矩阵和纤维之间的附着力强。随着纤维的增加,纤维和基体之间的表面积增加,加强fiber-matrix粘附[ 18]。UTS KMnO 15%的价值4对BBF / PP复合35.72 MPa,这是最高的。它证明了高锰酸盐治疗的活力产生纤维的粗糙表面。因此,产生更好的纤维之间的附着力和矩阵(图 4)。

极限抗拉强度(ut)不同百分比的原料和治疗BBF / PP复合材料。

它也观察到,氢氧化钠处理BBF / PP复合材料抗拉强度对KMnO少了4对BBF / PP复合材料,表明KMnO的效率4治疗在氢氧化钠。高锰酸盐治疗带来的形成纤维素通过Mno激进−3离子的形成。高活性Mn3 +负责启动高锰酸盐诱导移植( 19]。然而,机械联锁在高锰酸盐治疗,粗糙纤维和矩阵,是一个主要的界面结合机制的化学键(相比 20.]。

 3.2.2。伸长率生和治疗BBF / PP复合材料

图 5显示了比较原始的伸长率和治疗BBF / PP复合材料。观察到治疗纤维复合材料延伸率更少比原始纤维增强复合材料。化学处理去除木质素、半纤维素和其他材料的纤维。因此纤维表面的粗糙度和矩阵和纤维之间的附着力增加。增加附着力降低延性或增加复合材料的硬度。这就是为什么化学处理最终结果在%伸长在复合材料。氢氧化钠处理纤维复合也相对更比KMnO伸长4纤维复合处理。这是由于纤维与基体之间粘附在KMnO越多4纤维复合处理。作为KMnO4治疗比氢氧化钠更有力,KMnO4治疗去除更多的纤维材料表面,使表面粗糙,导致增加附着力。随着纤维的增加,纤维和基体之间的附着力也增加,因为粗糙的表面面积的增加。所以%伸长随纤维增加而减小。

%伸长的比较原始和治疗BBF / PP复合材料。

 3.2.3。抗弯强度的原始和治疗BF / PP复合材料

图 6显示了各种比例的挠曲强度的比较原始和治疗BBF / PP复合材料。可以看出最高的挠曲强度KMnO (50 MPa)4治疗15 wt。% BBF / PP复合材料和最低的挠曲强度PP (40 MPa)。抗弯强度随纤维比例的增加。Goriparthi et al。 21)由于纤维表面改性高锰酸盐和碱化化学治疗挠曲强度的增加。因为化学处理和纤维含量增加纤维和基体之间的粘附力,最高的价值解释KMnO的活力4治疗。

比较不同BBF / PP复合材料的弯曲强度。

 3.3。TG分析BF / PP复合材料

热分析是一个重要的和非常有用的方法来描述任何材料,如热塑性或热固性聚合物基质的影响并确定天然纤维添加到聚合物( 22]。热分析是用来分析方法在理解结构财产关系和复合材料的热稳定性,如纤维和聚合物矩阵之间的不兼容性。大多数的天然纤维降解温度较低(200°C)的纤维素和木质素,让他们处理温度高达200°C(不足 23]。在图 7S4(红线)代表KMnO TG分析4治疗15 wt。% BF / PP复合,S1(绿线)治疗15 wt。% BF / PP复合材料,和S2(蓝线)氢氧化钠处理15 wt。% BF / PP复合材料。从图 7,可见初始体重下降通常归因于释放吸收水分或水的蒸发与纤维表面的湿度有关。氢键相互作用使热能分布在许多债券和稳定纤维素的主要来源( 24]。这是与香蕉纤维的脱水。第一次常数阶段后,发生了倾斜的重量减少,直到温度达到400 ~ 500°C。这个倾斜的减少可以与香蕉纤维的分解成分包括木质素、纤维素和半纤维素。温度越高发病意味着更高的结晶度和稳定 25]。所以从图中很明显,KMnO4治疗15 wt。% BF / PP复合材料的结晶度和热稳定性最高。最低吸水复合也证明了的事实。

TGA分析不同的BBF / PP复合材料。热分析结果,达卡大学高级研究中心的科学。

 3.4。SEM分析BBF / PP复合材料

SEM图像的拉伸断裂表面未经处理和氢氧化钠处理复合材料在图所示 8。香蕉纤维的断裂表面未经处理的综合展览大量撤离,指示fiber-matrix附着力差。它也可以观察到从图 8 (b)没有矩阵是坚持拉出纤维的表面,指示矩阵和纤维之间的不兼容性。另一方面,氢氧化钠处理复合展品纤维断裂而不是撤军表示强烈的纤维和基体之间的界面结合,从而导致纤维和基质之间的转移压力( 21]。

拉伸断裂表面SEM图像(a)氢氧化钠处理复合材料和(b)未经处理的复合材料。

 3.5。红外光谱分析

图 9(一个)显示页的的红外光谱谱图,碳氢键不对称拉伸乐队在2929厘米−1在1454厘米和碳氢键不对称变形带−1对CH2和CH3集团分别与碳碳吸收带1200 ~ 1000厘米−1对于碳链。图 9 (b)显示了15%的红外光谱谱原始BBF / PP复合材料。从图,它可以指出,有一个吸收峰在3340厘米−1指示地伸展吸收带。这里,碳氢键不对称拉伸乐队在2927厘米−1在1452厘米和碳氢键不对称变形带−1对CH2和CH3分别组C = C拉伸乐队在1641厘米−1在1226厘米,切断吸收带−1醚组和切断吸收带1035厘米−1主要羟基、碳碳吸收带在1200 ~ 1000厘米−1对于碳链。

(a)红外光谱谱PP和(b)的红外光谱谱15%的原始BBF / PP复合材料。

数据 10 ()和 10 (b)显示15%的红外光谱谱男朋友/ PP复合材料。从图,它可以指出,有一个吸收峰在3307厘米−1,这表明地伸展吸收带。这里,碳氢键不对称拉伸乐队在2927厘米−1在1450厘米和碳氢键不对称变形带−1对CH2和CH3分别组C = C拉伸乐队在1641厘米−1在1224厘米,切断吸收带−1醚组,碳碳吸收带在1200 ~ 1000厘米−1对于碳链。Sgriccia et al。 26]研究了氢氧化钠的影响纤维天然纤维表面处理方式使用红外光谱。他们认为失踪的C = O乙酰基的拉伸的去除半纤维素半纤维素纤维的表面。从图 9 (b)可以看出,1735厘米−1C = O峰值拉伸的乙酰基半纤维素存在于生香蕉纤维( 27, 28]。但从数据 10 ()和 10 (b)这就是这个峰值明显是碱和KMnO消失了4对BBF / PP复合材料样品,这证明了两种纤维治疗引起的半纤维素( 28]。再次,1234厘米−1C = O峰值拉伸的乙酰基木质素KMnO不存在4对待BBF / PP复合试样(图 10 (b)),这意味着KMnO4治疗去除木质素纤维。但这个峰值减少到1230厘米−1和较弱的碱处理BBF / PP复合试样,这意味着碱处理的部分移除木质素纤维( 28]。

(一)红外光谱范围的15%氢氧化钠处理KMnO BF / PP和(b) 15%4对BBF / PP复合材料。

 4所示。结论

在这项研究中,我们准备好的复合材料使用处理和未经处理的香蕉纤维与商业PP作为一个矩阵。KMnO水吸收的研究表明,5%4治疗纤维复合材料相比,吸收更少的水。KMnO的力学性能4综合治疗似乎是更好的极限抗拉强度(MPa) 25日,抗弯强度(50 MPa)和显微硬度。TGA分析显示出现温度在400 ~ 500°C,可以与香蕉纤维的分解成分包括木质素、纤维素和半纤维素。总之,化学处理香蕉树皮纤维(BBF)有能力改善复合属性,这是归因于更好的疏水性质伴随着更好的力学性能,以及更少的水吸附在纤维增强商业PP复合。

 相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

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