二氧化硅气凝胶添加剂对力学性能的影响糖的棕榈纤维增强聚酯复合材料

文摘

二氧化硅气凝胶(SA)是用作填料在棕榈糖/聚酯复合(SPF / PE)。他们的影响力在拉伸、弯曲和冲击性能的复合材料是由不同添加剂浓度从1 - 5树脂wt %。这项研究的结果表明,SPF /聚乙烯的强度和模量通过添加SA显著提高。最大拉伸、弯曲和冲击强度发生在一个最佳的填料浓度2 - 3 wt %。同样,最高拉伸和弯曲模量达到了5 wt % 2 wt %,分别。SA-infused复合材料的显微结构显示更少的纤维撤军/滑移相比没有填充的复合材料。

1。介绍

天然纤维具有许多优势在生物降解性等合成纤维相比,经济生产,至少在商业生命周期环境影响(1]。在天然纤维中,糖棕榈纤维(SPF)是感兴趣的。SPF-reinforced复合材料有竞争力的机械和物理性能与其他天然纤维如palmyrah相比,洋麻纤维,棕2]。然而,需要改进SPF-reinforced复合材料中实现更好的性能由于天然纤维的亲水特性和纤维/基体附着力差。先前的研究表明,SPF-reinforced复合材料的机械和物理性能增强通过纤维表面处理3- - - - - -6]。然而,这些属性可以很容易地通过添加少量的填料改善矩阵的复合7- - - - - -9]。研究Vahtrus et al。10)、et al。11],邹et al。12)强调,可以显著改善力学性能的二氧化硅气凝胶复合(SA)。新奇的研究使用SA填料在糖palm-reinforced聚酯复合材料(SPF / PE)。最好的作者的知识,各种SA浓度的影响在SPF /聚乙烯复合是从来没有学过。

2。材料和方法

2.1。材料

防晒系数存在的自然编织状态得到从Negeri Sembilan地区在马来西亚。Reversol P9509 PE树脂与过氧化甲乙酮(MEKP)和SA采购从Bintang帖木儿Sdn舱壁和Maerotech Sdn有限公司,马来西亚。SA派生从稻壳购买Maerogel Sdn有限公司,马来西亚。SA在这项研究中使用的比表面积高900米²/ g,平均20 - 50纳米的纳米尺寸,熔点1700°C (13,14]。

2.2。复合材料制造

最初,获得的SPF层堆叠在一起,压在80°C的热压机10分钟形成压缩纤维垫。SA在1 - 5介绍了wt %浓度缓慢的树脂和混合机械搅拌器以恒定的速度500 rpm 60分钟。SA的树脂混合过程是在空调的冷气22°C温度和50%的湿度。

复合样品与不同重量浓度的SA准备上篮和热压技术,如图1。的 毫米³模具用于复合制备由顶部和底部的底板。在制作之前,模具是喷洒脱模剂。树脂与SA与固化剂混合(1% MEKP)和在慢慢涌上纤维垫层放入模具。辊是用于分发纤维垫内的树脂混合物正确。纤维和树脂混合物模具然后覆盖基板和顶部放置在热压机。样本被治愈在80°C的热压机30分钟,随后治愈在-20°C的冷压2分钟。

表1显示了符号的装配式SPF与1 - 5 wt % SA /聚乙烯复合材料。

2.3。描述

拉伸、弯曲和冲击性能对复合材料注入了SA测定不同浓度相比,复合填料。5标本从制作样品用不同的SA浓度测试,和他们的平均结果报告依照ASTM D3039 ASTM D790和ASTM D6110分别。拉伸和弯曲试验进行了与英斯特朗。5 KN蓝山力量在最大负载和杨氏模量是由机器自动测量和记录界面。夏比冲击试验是观察标本,和冲击能量被记录。冲击强度进行了计算 在哪里冲击强度(KJ / m²),是影响能源(KJ),是等级下的面积(m²)。

冲击试验的标本骨折是黄金气急败坏和日立s - 3400 n下观察研究形态变化及其失败的行为。

3所示。结果与讨论

3.1。机械性能

表2介绍了拉伸、弯曲和冲击性能的SPF /聚乙烯,没有SA。

从表2的抗拉强度,添加1% SA提高SPF / UPE其次是提高36% 25% 2% SA相比,复合没有填料(0% SA)。SA浓度进一步增加导致抗拉强度的降低。复合5% SA表现出抗拉强度为14.17 MPa SA复合低于0%。另一方面,拉伸模量显示稳步增加的价值从3.28绩点3.52的绩点,直到5%的SA。同样,弯曲强度和模量提高到28%和17%直到SA增加3%和2%,分别。根据Salimian et al。15],SA在较低浓度提高了纤维和基体的界面粘结复合逮捕变形的复合承担更大的压力。

它可以观察到从表2SPF / PE复合与SA浓度明显下降4%和5%的力量和轻微下降,张力和弯曲下的模量。这与综合直到3%的改善观察SA。这个减少的解释天然纤维增强复合材料的强度和模量高SA浓度也观察到的最近的研究。研究人员(16,17)认为SA聚集在复合浓度更高,因此降低了聚合物的filler-wetting有效性,为为裂纹的形成,并导致较低的加载失败。这种行为表明,纳米颗粒添加超出一定浓度的天然纤维增强复合材料可能有负面影响,而不是改进。

属性的影响,显著增加冲击强度高达21%的观察股价3%相比,复合没有SA(表)。Zhang et al。18和邹等。12)也显示,冲击强度提高到3%和5%的二氧化硅填料在聚合物复合材料。所建议的霁et al。19],SA的独特的介孔结构允许临时变形的纳米结构在冲击载荷。这使得SA吸收冲击能量较高的复合前失败。

3.2。金相

数据2(一个)和2 (b)显示骨折标本的SEM图像有无SA。

0% SA组合(图2(一个))显示高纤维断裂的长度,更大程度上的纤维撤军,流畅的树脂。3% SA-infused综合显示相对少纤维撤军,低纤维断裂的长度,和更高程度的表面粗糙度(图2 (b))。据研究人员(14,20.- - - - - -22),这些特征更好的强度和模量负责SA-infused复合的最佳浓度。

4所示。结论

SA-infused复合显示更高的强度和模量的最佳浓度由于更好的fiber-matrix附着力,降低纤维断裂的长度,减少纤维撤军,矩阵的粗糙程度增加。增强属性获得的SA将有助于增加否则浪费的可用性糖棕榈纤维作为一个潜在的强化复合材料的三级结构和家庭应用。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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