丙纶/苎麻纤维与大麻纤维、椰壳纤维生物高分子复合材料的合成与表征

摘要

在目前的情况下，世界上许多可用的天然纤维可以用于日常生活中的生物医学产品、汽车零部件、工业产品等的各种应用。生物复合材料可以替代或作为一个框架，允许创伤、退化组织和器官的再生，从而提高患者的生活质量。本研究的目的是制备和研究用于生物医学应用的天然生物高分子复合材料。本研究共制备了两套纤维复合材料。苎麻纤维被认为是两种复合材料的共同基纤维。本研究采用大麻纤维和椰糠纤维作为填料。采用生物可降解和生物可吸收聚丙烯树脂，利用压缩成型技术制备生物复合材料。比较了不同比例的骨固定和关节的力学性能。绘制等高线图和柱状图，以确定体积百分比的变化。与复合纤维相比，单个纤维试样也具有显著的性能。 Then, the individual superior property-based combinations such as hemp and coir fiber mixed with biodegradable and bioresorbable polypropylene/ramie fiber were recommended to produce joints and bone fixtures to alleviate pain for patients.

1.介绍

合成聚合物和生物可降解聚合物是生物塑料生产中常用的材料。生物医学应用目前是通过使用天然纤维来实现的;它既环保又提供安全的环境。本研究考虑的天然纤维如(a)苎麻纤维、(b)大麻纤维和(c)椰壳纤维在图中提到1.．Mamtaz等人[1.]通过各种实验，通过吸水基础，给出天然纤维复合材料的信息。他们提到了氢氧化钠浓度的影响和不同的理论考虑与数量的数学关系方程和定义。范Krevelen [2.]以清晰的方式全面解释了聚合物的各种细节，如不同种类的天然纤维。他还通过界面键合的方式提供了纤维基质的细节。他还对大量纤维（主要是大麻纤维）进行了简单的潜力总结。

沙赫扎德(3.研究了大麻纤维的重要和必要特性，如热特性、时间与剩余重量图、温度与重量图和热流。他们得出的结论是，基于大麻纤维的基本特性，除了变异性以外，它们适合于玻璃纤维。同样，生物可降解聚合物、热固性和热塑性的基体比玻璃纤维产生了更大的机械特性。但大麻纤维的主要缺点是吸湿性，复合材料的表面处理会降低吸湿性。

Rajak等。[4.]给出各种天然纤维的基本细节，如丝瓜、棕榈、黄麻、香蕉、稻壳、红麻、棉花、剑麻、大麻、苎麻、亚麻和阿巴卡，也提到了合成纤维。它们以整洁的呈现方式提供钢筋细节和矩阵以及相应的应用和生产技术。沙赫扎德[5.]回顾了各种论文，并详细介绍了大麻纤维复合材料，他提到大麻纤维复合材料可用于汽车零件和家用家具。这种纤维也可作为玻璃纤维增强材料的良好替代品。压缩模塑适用于大麻纤维，大麻纤维可与聚乙烯和乙烯等树脂一起使用他们还对与复合增强材料相关的热固性和热塑性材料提出了建议。

Munde等[6.讨论了椰壳纤维，重点讨论了基于阻尼和振动的特性。环氧树脂、聚乙烯和聚丙烯被鉴定为适合于这种椰壳纤维。根据汽车的结构特点，采用注射成型或挤压成型的方法来生产零部件。Chen等人提到，聚丙烯和聚烯烃等树脂适用于苎麻纤维的注射成型方法。这种纤维可用于各种生物医学应用[7.］．

塞贝等。[8.]清楚地解释了大麻纤维增强复合材料与聚酯的基本机械性能，如冲击强度和弯曲强度。他们采用树脂转移的模压方法。所考虑的力学特性随复合材料中纤维含量的增加而改善。阿齐兹和安塞尔[9研究了聚酯增强大麻纤维与红麻纤维复合材料的力学特性。他们使用了碱处理和不处理两种条件。与处理条件相比，碱处理复合材料的弯曲模量和强度均达到最大值。他们还关注了用于复合材料制备的树脂，并得出结论，聚酯产生了更大的强度。

Panthapulakkal等[10,11]表示基于最大机械特性，杂交方法适用于天然纤维和合成纤维的复合材料。但由于天然纤维的生物降解性，他们更喜欢天然纤维。Djafar等人[12对苎麻纤维环氧树脂增强复合材料和苎麻机织复合材料进行了实验分析。扫描电镜图像和傅里叶变换红外光谱分析结果只关注弯曲和拉伸应力。Yu等人[13]，Paiva等人[14]，和乡田等人。[15]研究，并与其它纤维时表示苎麻纤维为增强复合材料中的合适的纤维。它在纺织生产的最大使用量。It has the greatest tensile property from four hundred to a maximum of 1600 MPa; these values are greater than jute and flax fiber. Ramie is the preferred fiber for the research.

Srinivas等[16]解释了天然纤维复合材料，并提到了椰子、苎麻和大麻纤维的基本性能。Lakshumu Naidu等人[17]提到了各种天然纤维的基本物理性能和化学性能。Mwaikambo [18]，Ticoalu等人[19]、森和雷迪[20阐述了各种天然纤维的各种应用，并对其中的重要应用进行了讨论。大麻纤维用于建筑、家具、包装材料、纺织品等产品。同样，椰壳纤维也被用于屋面板、镜子外壳、绳索、刷子、镇纸等。苎麻纤维还可作渔网、滤布、产品背衬材料、缝纫线、家具等。

有对天然纤维的机械和物理性质的许多报告增强聚合物复合材料，但增强聚合物复合材料椰壳纤维和麻纤维对苎麻纤维的机械行为的影响几乎不报告。这项研究工作的目标新尝试准备使用不同的天然纤维生物医学应用的生物聚合物。将所制备的复合材料进行测试，以发现其拉伸强度，伸长率和杨氏模量特性。苎麻纤维认为作为基材纤维。麻纤维和椰壳纤维的不同体积百分比取。有两组纤维复合体的性质比较制造。一组是用麻纤维，并用苎麻纤维创建与所述纤维的体积百分数的各种组合椰壳纤维另一复合苎麻纤维的复合材料。基本理想的机械性能进行测量和比较，以确定该纤维为基础的输出最大体积百分比的贡献。

2.实验设置

有两组复合材料制造。它们增加麻纤维的浓度和总体积减小苎麻纤维浓度。在本研究中，在各组的两组复合纤维组合的含有量的总体积的百分比苎麻纤维的参与。组1的纤维复合材料包含具有不同比例按照表麻纤维苎麻纤维1.. 类似地，第2组的复合材料包含苎麻纤维和椰壳纤维，比例不同，如表所示2.随着苎麻纤维体积的减小，椰壳纤维体积在复合材料总体积中的增加。

在本次调查中，每组中的两组复合纤维组合包含苎麻纤维占总体积的百分比。制造了两组复合材料。第1组的纤维复合材料包含苎麻纤维和大麻纤维，比例不同，如表所示1.，如增加大麻纤维浓度和降低苎麻纤维在总体积中的浓度。同样，第2组的复合材料包含苎麻纤维和椰壳纤维，比例不同，如表所示2.随着苎麻纤维体积的减小，椰壳纤维体积在复合材料总体积中的增加。

有每一套组合创建了五个复合材料。该可生物降解和生物再吸收性聚丙烯被用作树脂，因为它可以适用于这三个纤维。麻和椰壳具有单个机械性能更高和更低的分别，当与苎麻纤维相比。因此，组合的影响被认为是本次调查。像压缩成形的古老的方法被选择以ASTM D3822标准产生的标本 [21].这两套尺寸相似。由于100%的苎麻纤维结果可用于两组，因此制备了九种不同的试样。

有通过试验确定了四个不同的机械性能。拉伸强度，伸长率和杨氏模量可以用图来完成2.提到万能试验机与标准规格的试样。在同一试样中进行了拉伸试验和伸长率试验。基于这两个值，杨氏模量可以通过基于应力-应变方程的计算关系得到。通过测量重量的比较，可以确定试样的密度与体积占用关系，如单位质量/体积。然后，识别出相应的值进行分析。

3.结果与讨论

实验结果列在表中3.组1。他们设置了2个复合材料组合，但表格中只提到了椰糠和大麻纤维，因为苎麻纤维覆盖了两组复合材料的剩余百分比。所以我们也只比较了椰壳和大麻纤维，也提到了苎麻纤维这是大家都知道的。

图形3.提到了伸长率结果比较的条形图。100%的椰糠具有最高的伸长率，这是单独的复合材料。而25%苎麻与75%椰壳纤维复合时，苎麻与75%苎麻复合的伸长率最大(15.44%)，伸长率最小(1.982%)。这些伸长率变化也用图中的等高线图表示4.各种颜色。的最小和最大百分比变化被提及为具有不同的颜色图中的各种强度。的最小范围从0开始至5％，并且当到达用于伸长率的20〜25％的最高强度。

图中的条形图中提到了基于抗拉强度的结果5.并且在图的等高线图6.为便于识别，100%的大麻纤维复合试样达到了最高抗拉强度。没有苎麻纤维的贡献。因此，最大抗拉强度为800 大麻纤维含量为75%，苎麻纤维含量为25%的复合材料可获得MPa[18］．同样，25%苎麻纤维与75%椰壳纤维复合材料的拉伸强度最低。而当苎麻纤维用量为75%时，复合材料的抗拉强度最大为455 MPa，而复合材料中剩余25%为椰糠纤维。

数据7.和8.分别用条形图和等高线图表示实验测量和计算的复合材料密度值变化，标准差为1.25 [19］．苎麻纤维复合材料的单纤维复合材料密度最大，如1.57 g/cm^3.．同样，对于椰壳纤维的单个纤维试样，其最小密度可达1.29 g/cm^3.．而75%苎麻纤维和25%大麻纤维的复合材料密度较高，达到1.552 g/cm^3.比复合材料中25%的椰糠和75%的苎麻纤维的密度为1.514 g/cm^3.．等高线图只有1.5 ~ 2.0 g/cm的两个变异区域^3.以及1.0到1.5克/厘米^3.．

杨氏模量组1和组2中的结果在图中提及的9如图所示的条形图10作为等高线图。最高杨氏模量（69 大麻纤维单体复合材料的100%达到GPa）值。类似地，非常低的杨氏模量值，如7 单个椰壳纤维复合材料的GPa达到100%[20］．但混合基复合材料的组合有以下结果。75%大麻和25%苎麻纤维复合材料的杨氏模量最高，为58.75 GPa。

同样，25%的椰壳纤维和75%的苎麻纤维复合材料产生的杨氏模量值为35.8 GPa [21］．单个苎麻纤维复合材料的杨氏模量为43 GPa。使用大麻纤维和椰壳纤维与可生物降解和可生物吸收的聚丙烯/苎麻纤维混合制成关节和骨固定物，为患者减轻疼痛。

4.结论

与大麻纤维和椰壳纤维复合材料苎麻纤维特性的比较的该检查给出以下作为比较结果（一世）纤维复合材料集1和集2的组合均可生产(2)从抗拉强度分析可知，集1结果的抗拉强度(704 MPa)高于集2结果(399.2 MPa)(iii)密度分析中，第1组为1.54 g/cm^3.，组2为1.458 g/cm^3.在杨氏模量分析中。Set 1记录为53.5 GPa, Set 2记录为28.6 GPa(iv)75%的苎麻纤维与25%的苎麻纤维复合产生的拉伸强度和杨氏模量在本研究所考虑的复合纤维中达到最大值(拉伸强度:608 MPa，杨氏模量:48.25 GPa)(v)From density analysis, 25% of hemp fiber and 75% of ramie fiber reached the maximum density among the composite fibers were observed as 1.516 g/cm^3.(vi)组2的伸长率比组1的伸长率高15.44%(七)这里，苎麻纤维的75％椰壳纤维25％所产生的伸长的结果的最大％(八)因此，苎麻纤维与大麻纤维(集1)适合于拉伸强度、密度和杨氏模量的生物医学应用。苎麻纤维与椰壳纤维(套2)适用于基于拉伸的生物医学应用(第九)使用大麻纤维和椰壳纤维与可生物降解和可生物吸收的聚丙烯/苎麻纤维混合制成关节和骨固定物，为患者减轻疼痛

数据可用性

文章中包含了用于支持本研究结果的数据。如果需要进一步的数据或信息，可向相应作者索取。

信息披露

这项研究为Wolaita SODO大学，Wolaita SODO，埃塞俄比亚就业的一部分进行。

的利益冲突

提交人声明有关本文的出版物没有利益冲突。

致谢

作者感谢SIMATS-Chennai Saveetha工程学院为完成这项实验工作提供的技术援助，并感谢埃塞俄比亚Wolaita Sodo大学的支持。

参考文献

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