IJPS 国际高分子科学杂志》上 1687 - 9430 1687 - 9422 Hindawi 10.1155 / 2021/2462873 2462873 研究文章 合成和表征的聚丙烯/苎麻纤维与大麻纤维和椰壳纤维天然生物聚合物复合生物医学应用 https://orcid.org/0000 - 0003 - 4912 - 5579 Sathish T。 1 https://orcid.org/0000 - 0002 - 7978 - 1617 库玛 2 https://orcid.org/0000 - 0003 - 1001 - 3422 Natrayan l 1 https://orcid.org/0000 - 0002 - 8209 - 2118 Merneedi Anjibabu 3 https://orcid.org/0000 - 0001 - 6896 - 8438 德倒 梅尔文维克多 1 https://orcid.org/0000 - 0002 - 3968 - 7095 Singaravelu 迪·库马尔 4 Rajagopal Senthilkumar 1 机械工程系 Saveetha工程学院 SIMATS 钦奈, 600 125泰米尔纳德邦 印度 saveetha.com 2 机械工程系 Wolaita合情大学 Wolaita合情信箱- 138 埃塞俄比亚 wsu.edu.et 3 机械工程系 Aditya工程学院 Surampalem - 533437年安得拉邦 印度 4 机械工程系 圣彼得学院高等教育和研究 Avadi 钦奈, 600 054泰米尔纳德邦 印度 spiher.ac.in 2021年 17 9 2021年 2021年 24 6 2021年 31日 8 2021年 17 9 2021年 2021年 版权©2021 t . Sathish 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。

在当前情况下,世界上许多可用的天然纤维可用于各种应用程序在日常生活的生物医学产品、汽车零部件、工业产品、等Biocomposites可以取代或作为一个框架允许创伤的再生,退化组织和器官,因此,改善患者的生活质量。本研究旨在制作和调查的天然生物聚合物复合材料的生物医学应用。有两组的纤维复合材料的研究工作。苎麻纤维认为公共基础纤维对复合材料。大麻纤维和椰壳纤维作为填料在这项研究工作。可生物降解的bioresorbable聚丙烯树脂用于制造biocomposite使用压缩成型技术。不同比例试样力学性能比较,骨固定装置和联合应用。轮廓图和柱状图绘制辨认体积百分比的变化。单个纤维标本也有重要的属性相比,复合纤维。然后,个人优越的基于属性的组合,如麻和椰壳纤维与可降解混合和bioresorbable聚丙烯/苎麻纤维被推荐产生关节和骨骼装置为病人减轻疼痛。

Wolaita合情大学,埃塞俄比亚
1。介绍

合成聚合物和生物可降解的聚合物是常用的生物塑料生产。目前完成的生物医学应用程序使用天然纤维;它可以环保,并提供一个安全的环境。等天然纤维考虑这次调查(a)苎麻纤维,大麻纤维,(b)和(c)椰壳纤维中提到的人物 1。Mamtaz et al。 1)提供信息对天然纤维的复合材料在水中吸收的基础上借助各种实验。他们提到了氢氧化钠浓度的影响和不同理论考虑的数学关系方程和定义。范Krevelen [ 2)完全解释了各种聚合物的细节,如天然纤维与不同的真理在一个明确的方法。他也给有关纤维基质界面结合。他还制作简单势总结关于大量纤维主要是大麻纤维。

天然纤维的示意图:(一)苎麻、大麻(b)和(c)棕。

沙赫扎德( 3]研究了重要的和必要的热特性等特点,时间和剩余重量块,温度和重量块,大麻纤维的热流。他们得出的结论是,大麻纤维有利于玻璃纤维除了可变性基于他们的基本特征。同样,矩阵的可生物降解的聚合物,产生更大的结果热固性和热塑性玻璃纤维力学特性。但大麻纤维的主要缺点是吸湿性复合材料的表面处理可以减少。

Rajak et al。 4]给出的基本细节各种天然纤维如丝瓜、棕榈树、黄麻、香蕉、稻壳、洋麻、棉、麻、大麻、苎麻、亚麻、马尼拉麻也提到了合成纤维。他们提供强化细节和矩阵与相应的应用程序和生产技术在一个整洁的呈现方法。沙赫扎德( 5)审查各种论文,给了大麻纤维复合材料的细节,他提到,他们可以用于汽车零部件和国内家具。这纤维也被用作一个很好的替代玻璃纤维的强化。压缩成型适用于大麻纤维可与聚乙烯和聚丙烯等树脂。他们也给建议热固性和热塑性材料与复合增援。

Munde et al。 6]讨论了椰壳纤维,他们专注于基于阻尼特性和振动。环氧树脂、聚乙烯和聚丙烯认定为适合这个椰壳纤维。注塑或挤出方法用于生产汽车组件结构的基础上。陈等人提到了像聚丙烯树脂和聚烯烃适合苎麻纤维在注塑的方法。这种纤维可用于各种生物医学应用程序( 7]。

·et al。 8)清楚地解释了大麻和聚酯纤维增强复合材料强度和弯曲强度等基本力学性能的影响。他们用树脂传递成型方法。考虑机械特性改善有关复合材料中的纤维含量的百分比。阿齐兹和Ansell 9]研究大麻纤维的聚酯强化洋麻纤维复合材料力学特性。他们使用两个条件如碱处理和未经治疗。弯曲模量和强度达到最大的值碱处理复合材料相比,治疗条件。他们还关注使用的树脂复合制备和得出结论,聚酯生产更大的力量。

Panthapulakkal et al。 10, 11)表示,杂交方法适用于复合材料的天然纤维和合成纤维基于最大的力学特性。但是他们更喜欢天然纤维由于其生物降解性。Djafar et al。 12)实验分析了苎麻纤维的增强复合材料用环氧树脂和苎麻纤维编织。他们只专注于弯曲和拉伸应力与SEM图像和傅里叶变换红外光谱学分析结果。Yu et al。 13),Paiva et al。 14],Goda et al。 15)研究和表达了苎麻纤维的合适的纤维强化复合材料相比,其他纤维。它有最大的纺织生产中使用。它有最大的拉伸性能,从四百年到1600 MPa;这些值都大于黄麻和亚麻纤维。苎麻是首选纤维的研究。

斯等人。 16解释了天然纤维复合材料和椰壳的基本性质所提到的,苎麻和大麻纤维。Lakshumu Naidu et al。 17]提到各种天然纤维的基本物理性质和化学性质。Mwaikambo [ 18),Ticoalu et al。 19],和森Reddy [ 20.)解释了各种应用程序的各种天然纤维中重要的应用进行了讨论。大麻纤维用于产品建设、家具、包装材料、纺织品、等等。同样,椰壳纤维也用于屋面,套管的镜子,绳索,刷子,纸张重量,等等。同样,苎麻纤维可以用作捕鱼网,过滤布,材料支持的产品,缝纫线,家具等。

上有许多报道介绍了天然纤维增强聚合物复合材料的机械和物理性能,但椰壳纤维和大麻纤维的影响苎麻纤维增强聚合物复合材料的力学性能几乎没有报道。这一研究工作的目的新尝试为生物医学生物聚合物的应用程序使用不同的天然纤维。准备的复合材料进行测试发现抗拉强度、伸长率、杨氏模量特性。苎麻纤维为基础考虑纤维。大麻纤维的不同体积百分比和椰壳纤维。有两套复合材料制造的性能比较。一组是苎麻纤维的复合材料与大麻纤维和苎麻纤维的另一个复合创建与椰壳纤维在各纤维的体积百分比的组合。基本的力学性能测定和比较来确定纤维的最大产出型体积百分比贡献。

2。实验装置

有两套复合材料制作的。他们是提高大麻纤维浓度和降低苎麻纤维浓度总量。在这个调查,在每组包含两套复合纤维组合苎麻纤维参与卷在总量的百分比。设置1包含苎麻纤维的复合材料与大麻纤维在各比例按表 1。同样,复合组2包含了苎麻纤维与椰壳纤维在不同比例按表中 2与降低苎麻纤维体积增量的椰壳纤维体积总量的复合材料。

天然纤维复合材料的苎麻纤维和大麻纤维组包括树脂。

Sl.没有 苎麻纤维(wt %) 大麻纤维(wt %)
1 One hundred. 0
2 75年 25
3 50 50
4 25 75年
5 0 One hundred.

天然纤维复合材料的苎麻纤维和大麻纤维组2包括树脂。

Sl.没有 苎麻纤维(wt %) 大麻纤维(wt %)
1 One hundred. 0
2 75年 25
3 50 50
4 25 75年
5 0 One hundred.

在这个调查中,两组复合纤维组合在每组包含苎麻纤维参与卷在总量的百分比。有两套复合材料制作的。设置1包含苎麻纤维的复合材料与大麻纤维在各比例按表 1大麻纤维浓度增加和减少苎麻纤维浓度总量。同样,复合组2包含了苎麻纤维与椰壳纤维在不同比例按表中 2与降低苎麻纤维体积增量的椰壳纤维体积总量的复合材料。

有五个复合材料为每个组创建组合。可生物降解和bioresorbable聚丙烯作为树脂因为它可以适用于这三种纤维。麻和椰壳力学性能高和低,分别与苎麻纤维相比。所以,组合的影响被认为是为这个调查。古老的方法选择压缩成型标准ASTM D3822产生的标本 120年 毫米 × 150年 毫米 × 10 毫米 ( 21]。两组具有类似的维度。有九个不同的标本准备因为100百分比苎麻纤维可以用于两组结果。

有四个不同的力学性能通过试验确定。抗拉强度、伸长率和杨氏模量可以用图 2提到通用测试机器的标准规格的标本。伸长率和拉伸试验在相同的标本。基于这两个值,可以推导出杨氏模量的应力-应变关系equation-based计算。测量体重比较可以识别标本的密度与体积占用单位质量/体积等关系。然后,分析确定的相应值。

拉伸试验:(a) UTM机和(b)复合specimens-ASTM D3822。

3所示。结果与讨论

实验结果列在下表中 3组1。他们2的综合组合,但表提到棕和大麻纤维只是因为苎麻纤维覆盖其余两组复合材料复合的百分比。所以比较也创建了棕和大麻纤维,也有提到苎麻纤维的理解。

第一组和第二组的实验结果。

纤维与苎麻纤维% 伸长的百分比% 抗拉强度(MPa) 密度(克/厘米3) 杨氏模量(GPa)
椰壳 椰壳 椰壳 椰壳
0 2。6 2。6 512年 512年 1.57 1.57 43 43
25 2.394 6.88 608年 455.6 1.552 1.514 48.25 35.8
50 2.188 11.16 704年 399.2 1.534 1.458 53.5 28.6
75年 1.982 15.44 800年 342.8 1.516 1.402 58.75 21.4
One hundred. 1.57 24 992年 230年 1.48 1.29 69年 7

3提到的比例伸长的结果比较作为一个条形图。100%的棕,伸长比例最高的是个体的组合。但是苎麻的25%和75%的椰壳纤维复合达到最大延伸率(15.44%)和伸长的最小百分比(1.982%)通过复合的复合25%的苎麻和大麻纤维的75%。这些伸长率变化也表示为图的等高线图 4各种颜色。最小和最大百分比变化被提到的各种强度图中不同的颜色。最小范围从0到5%,达到最高强度伸长率的20 - 25%。

比较实验结果的伸长率。

比较实验结果伸长的等高线图。

在酒吧聊天提到的拉伸strength-based结果图 5和等高线图在图 6清晰的识别。抗拉强度达到最高100%的大麻纤维复合标本。没有苎麻纤维的贡献。所以等最大抗拉强度800 MPa是复合获得75%的大麻纤维与苎麻纤维复合的25% ( 18]。同样,25%的最低抗拉强度得到了苎麻纤维为75%椰壳纤维复合材料。但是棕光纤获得最大抗拉强度455 MPa复合材料的抗拉强度与苎麻纤维的75%,剩下的25%是椰壳纤维总量的复合。

实验结果的比较。抗拉强度作为一个条形图。

实验结果的比较。抗拉强度作为等高线图。

数据 7 8实验显示,测量并计算复合材料的密度值变化的图形表示条形图和等高线图,分别,标准差为1.25 19]。最大密度是因个人所得复合材料的苎麻纤维复合如1.57克/厘米3。同样,最低密度可以达到单个纤维试样的椰壳纤维为1.29克/厘米3。但combination-based复合75%苎麻纤维和25%的大麻纤维达到一个更高的密度1.552克/厘米3比25%椰壳和75%的复合苎麻光纤密度1.514克/厘米3。只有两个变异地区等高线如1.5 - 2.0克/厘米3和1.0 - 1.5克/厘米3

密度的实验结果为条形图。

实验的结果密度等高线图。

结果第一组和第二组的杨氏模量中提到的人物 9作为一个条形图类似于图 10等高线图。杨氏模量最高(69 GPa)值达到了100%的大麻纤维复合。同样,一个非常低的杨氏模量的值,如7 GPa达到100%的个人椰壳纤维复合材料( 20.]。但mixing-based组合的组合有以下结果。麻的75%和25%的苎麻纤维复合达到最高的杨氏模量为58.75的绩点。

杨氏模量的实验结果为条形图。

杨氏模量的实验结果作为等高线图。

同样,25%的椰壳纤维和75%的苎麻纤维复合生产35.8 GPa的杨氏模量的值( 21]。个人苎麻纤维复合的43 GPa杨氏模量。大麻纤维的使用和椰壳纤维与可降解混合和bioresorbable聚丙烯/苎麻纤维能产生关节和骨骼装置为病人减轻疼痛。

4所示。结论

这次考试比较的属性与大麻纤维和苎麻纤维椰壳纤维复合材料给下面的比较结果

第一组和第二组的组合的复合材料可以生产

从抗拉强度分析,设置1结果提供了更高的拉伸值(704 MPa)相比,组2结果(399.2 MPa)的抗拉强度等性能

在密度分析,白1注册为1.54克/厘米3,并设置2注册为1.458克/厘米3杨氏模量分析。第一组被记录为53.5绩点和第二组被记录为28.6的绩点

抗拉强度和杨氏模量在75%的大麻纤维和25%的苎麻纤维复合产生的最大值(抗拉强度:608 MPa,杨氏模量:48.25 GPa)复合纤维中考虑这个调查

从密度分析,25%的大麻纤维和75%的苎麻纤维复合纤维中达到最大密度为1.516克/厘米3

伸长的百分比设置2的结果大于1纤维复合材料,如15.44%

在这里,25%的椰壳纤维以75%的苎麻纤维产生的最大伸长%的结果

因此,苎麻纤维与大麻纤维(组1)适用于抗拉强度、密度,杨氏modulus-based生物医学应用。苎麻纤维与椰壳纤维(组2)适用于elongation-based生物医学应用

大麻纤维的使用和椰壳纤维与可降解混合和bioresorbable聚丙烯/苎麻纤维能产生关节和骨骼装置为病人减轻疼痛

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果都包含在这篇文章。要进一步的数据或信息,这些都可以从相应的作者。

信息披露

本研究作为就业的一部分执行Wolaita合情大学Wolaita合情,埃塞俄比亚。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢Saveetha工程学院SIMATS-Chennai技术援助来完成这个实验工作,和作者欣赏支持Wolaita合情大学,埃塞俄比亚。

Mamtaz H。 Fouladi m . H。 Al-Atabi M。 Namasivayam s . N。 天然纤维复合材料的吸声 工程杂志 2016年 5836107 10.1155 / 2016/5836107 2 - s2.0 - 84994680484 范Krevelen d . W。 聚合物的性质第3版 1997年 纽约 爱思唯尔 沙赫扎德 一个。 一项研究大麻纤维的物理和机械性能 公司先进的材料科学与工程 2013年 2013年,第325085条 1 9 Rajak d·K。 Pagar D D。 德梅内塞斯 p . L。 Linul E。 纤维增强聚合物复合材料:制造业、属性和应用程序 聚合物 2019年 11 1667年 沙赫扎德 一个。 大麻纤维及其composites-a审查 j .心神。Mater.Vol。 2011年 46 973年 986年 Munde y S。 炉火 r B。 湿婆 我。 调查评价振动和椰壳纤维增强聚丙烯复合材料的阻尼特性 放置板牙。的过程。Technol.Vol。 2018年 4 639年 650年 D。 π C。 M。 l F。 年代。 Amplitude-dependent苎麻纤维增强热塑性复合材料的阻尼性能与不同的纤维含量 变异较大。Compos.Vol。 2019年 40 2681年 2689年 ·瑟 G。 软脂酸十六酯 n S。 c·a·S。 休斯 M。 RTM大麻纤维增强聚酯复合材料 精神:板牙。卷。 2000年 7 341年 349年 阿齐兹 s . H。 Ansell m P。 优化绿色复合材料的属性 :柏丽CA (ed)绿色复合材料 2004年 Ch。8。剑桥:瑞斯出版有限 154年 180年 Panthapulakkal 年代。 祈神保佑 M。 研究short-hemp玻璃纤维混合聚丙烯复合材料的吸水性能 复合材料学报 2007年 41 1871年 1883年 Yogeshwaran 年代。 试验研究力学性能的环氧树脂/石墨烯/鱼鳞和菠菜混合发酵生物复合手工停止技术 今天材料:诉讼 2021年 37 2 1578年 1583年 Djafar Z。 Renreng 我。 Jannah M。 拉伸和弯曲强度分析苎麻纤维和苎麻增强环氧复合材料编织 杂志的天然纤维 2020年 10.1080 / 15440478.2020.1726242 T。 J。 年代。 H。 Y。 纤维表面处理对聚(乳酸)的属性/苎麻复合材料 心神一:Sci Manu.f一部分 2010年 41 499年 505年 Paiva j . C。 德·卡瓦略 l V。 蒙泰罗 年代。 阿尔梅达 j . r . D。”。 抗拉强度的分析聚酯/杂交苎麻-棉花织物复合材料 聚合物测试 2004年 23 131年 135年 Goda K。 Sreekala m . S。 戈麦斯 一个。 个性 T。 Ohgi J。 基于改进植物的天然纤维增韧绿色复合材料——在碱化苎麻纤维施加荷载的影响 心神一:Sci Manu.f一部分 2006年 37 2213年 2220年 K。 Lakshumu Naidu 一个。 Raju Bahubalendruni m .诉。 回顾化学和天然纤维增强聚合物复合材料的力学性能 Int。j .可执行性Eng。 2017年 13 2 189年 200年 Lakshumu Naidu 一个。 Jagadeesh这位 V。 RajuBahubalendruni m .诉。 回顾自然纤维增强复合材料的化学和物理性质 国际先进的工程和技术研究杂志》(IJARET) 2017年 8 1 56 68年 Mwaikambo l 回顾历史,植物纤维的性能和应用 非洲科学与技术杂志》上 2006年 7 2 121年 Ticoalu 一个。 Aravinthan T。 卡多纳· F。 回顾当前发展天然纤维复合材料的结构和基础设施的应用程序 在南部地区工程研讨会论文集(SREC 10) 2010年 图文巴、澳大利亚 113年 117年 T。 Reddy h . N。 各种工业应用的麻,kinaf、亚麻、苎麻天然纤维 国际期刊的创新、管理和技术 2011年 2 192年 198年 Yogeshwaran 年代。 废轮胎颗粒强化对力学性能的影响的黄麻和马尼拉麻fiber-epoxy混合复合材料预处理 今天材料:诉讼 2021年 37 2 1377年 1380年