一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文聚合物证明使用天然纤维的可行性,特别是菠萝叶纤维(PALF)制造的聚合物复合材料。
研究:潜力利用编织菠萝叶纤维的聚合物复合材料。图片来源:Ekky伊/ Shutterstock.com
背景
天然纤维增强聚合物复合材料(NFRPCs)被认为是一个环保的合成纤维增强复合材料。欧洲杯足球竞彩这些复合材料还具有其他优势,比如优越的机械性能,降低密度,和支付能力。
经纱和纬纱编织PALF-reinforced环氧复合材料的方向。图片来源:哈迪A.E. et al .,聚合物
此外,使用天然纤维复合材料可以增强可持续发展做准备通过减少能源消耗,由于低密度的纤维。欧洲杯足球竞彩天然纤维编织复合材料的力学和物理性能取决于聚合物类型、纤维取向、分层序列,和编织结构。
PALF纤维素含量最高的天然纤维和抗拉强度(TS)。它也是最环保类型的天然纤维之一。PALF纺织行业最广泛用于增强聚合物复合材料由于其良好的声学和保温,广泛的可用性,和更低的成本。
虽然进行了一些研究调查使用单向的可行性,随机的,长和短PALF垫作为复合材料强化代理,研究评估的属性编织PALF及其力学性能当用作复合强化是有限的。
这项研究
在这项研究中,研究人员评估潜在的编织PALF增强环氧树脂(ER)复合捏造一个编织PALF-reinforced ER复合。具体来说,扭曲的影响(0o)和纬(90o)纤维取向和分层数字PALF-reinforced ER综合力学性能研究。PALF-reinforced ER复合材料与基础课(4 l),三层(3 l)和两层(2 l)编织PALF合成来评估不同的分层数据的影响。
弯曲编织PALF-reinforced环氧复合材料的性质在不同的分层数据。图片来源:哈迪A.E. et al .,聚合物
普通类型的编织PALF被用来准备PALF-reinforced ER编织复合材料三个PALF编织层数用手上篮技术。编织PALF是切成300×300毫米块,然后安排在一层铝模具。释放剂分散在内部模具表面纹理的起始过程之前,以避免粘复合模具和生产样品表面光滑。
硬化剂矩阵和ER混合并搅拌均匀,慢慢地五分钟。随后,混合物注入铝模具,和一个刮板被用来传播的混合物在整个表面分层PALFs编织。
压缩成型机来治愈好了复合材料在室温下24 h,消除气泡。50块压缩压力被应用与死亡权重的模具。最终,样本检索的铝模具,切成所需的尺寸根据美国和材料试验学会(ASTM)标准使用激光切割机进行进一步的实验。欧洲杯足球竞彩
研究人员对制作的样品进行弯曲测试和拉力测试来确定弯曲模量(FM)和挠曲强度(FS)和TS和拉伸模量(TM),英斯特朗3369年分别使用万能试验机(UTM) 2毫米/分钟十字头在室温下的速度。
长方形的三点弯曲(3 pb)测试进行弯曲测试。的蔡司Evo50扫描电子显微镜(SEM)是用来描述PALF-reinforced ER编织复合材料。
观察
PALF-reinforced ER编织复合材料制作的成功。编织PALF的比例在2 l, 3 l, 4 l编织PALF-reinforced环氧复合材料20日25日分别和29.4 wt. %。
复合材料与经纱纤维取向显示更高的TS与纬复合材料相比,纤维取向。例如,3 l-warp和2的TS l-warp样本显著高于3 l-weft和2 l-weft样本。
纤维取向的价值观从2 l-warp 3 l-warp增加了20%,和22% 2 l-weft 3 l-weft。然而,观察减聚力在纤维和基质之间的复合材料越来越多的编织PALF层经纱和纬纱方向由于区压力。
编织PALF /环氧树脂复合材料的拉伸断裂;(一个远离火源,b)3 - layer, (c)层。图片来源:哈迪A.E. et al .,聚合物
因此,复合材料的TS减少当PALF编织层的数量增加到三层的复合材料聚合物基质强化之后未能保持三PALF层/至关重要的纤维成分,导致最小应力矩阵和纤维之间的转移。欧洲杯足球竞彩3的TS l-warp 4 l-warp样品降低了16%,而从3 l-weft TS 4 l-weft纤维取向降低了9%由于穷人安排4 l PALF-reinforced编织复合材料的纤维。
TS TM演示了一个类似的趋势,从2 l TM平均增加到3 l样本,然后从3降低l - 4 l样本经纱和纬纱纤维取向。4 l样本演示了TM值最低的两个方向。减少TM从3 l 4 l样本是归因于公司的缺陷,如毛孔、分层制造过程和不当matrix-to-fiber键。
和样品经纤维取向显示TM价值最高。观察结果表明,3 l复合更韧性相比2 l和3 l复合材料纤维取向。纤维取向、纺织纤维、分层数据,和编织设计主要影响了复合材料的拉伸性能。
调频和FS值woven-PALF钢筋ER复合材料从2 l增加到3 l样品然后从3 l减少到4 l,最高3 l标本调频和FS GPa 3.8和79.25 MPa,分别。调频和FS的样本受到fiber-matrix粘附强度和编织PALF层复合材料制作的。
基体开裂、脱胶、空洞和纤维拉拔力主要纤维和基体之间的界面粘附的影响。此外,矩阵的内部联系和纤维NFRPC属性的关键主要是其意义和纤维之间的应力传递矩阵。
总而言之,这项研究的结果显示的可行性对聚合物复合材料的制备,使用PALF 3 l PALF-reinforced ER编织复合材料由于矩阵显示优越的弯曲和拉伸性能和纤维的兼容性。
源
哈迪,A.E.Siregar,摩根大通Cionita, T。等。潜力利用编织菠萝叶纤维的聚合物复合材料。聚合物2022年。https://www.mdpi.com/2073-4360/14/13/2744
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