مقایسه ویژگی های کششی و تحلیل مکانیکی-دینامیکی چندسازه پلی لاکتیک اسید/پلی اتیلن تقویت شده با الیاف طبیعی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه معماری، واحد زاهدان، دانشگاه آزاد اسلامی، زاهدان، ایران

2 پژوهشگر مرکز تحقیقات و نوآوری سازمان اتکا

3 عضو هیات علمی، گروه معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زاهدان، زاهدان

چکیده

در این تحقیق ویژگی‌های کششی و دینامیکی- مکانیکی چندسازه ساخته شده با پلیمر پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی اتیلن دانسیته سنگین (HDPE) به عنوان ماتریس و خاک اره به عنوان تقویت کننده به میزان 30 درصد وزنی مورد بررسی قرار گرفته است. از انیدرید مالئیک پیوند خورده با پلی اتیلن (MAPE) به میزان 3 درصد وزنی به عنوان اتصال دهنده استفاده شده است. استفاده از خاک اره باعث افزایش در سفتی چندسازه‌های ساخته شده شده است در حالیکه استفاده از این ماده باعث کاهش در مقاومت کششی چندسازه‌ها شده است. بالاترین میزان ویژگی‌های کششی (مدول الاستسیته و مقاومت کششی) مربوط به چندسازه پلی لاکتیک اسید/پلی اتیلن/ خاک اره/ اتصال دهنده بوده است. افزودن الیاف طبیعی به هر دو ماتریس (PLA و PE) مدول ذخیره چندسازه را نسبت به پلیمرهای خالص افزایش داده در حالیکه میزان مدول ذخیره در پلی اتیلن خالص و چندسازه آن بالاتر بوده است. استفاده همزمان از دو پلیمر با نسبت مساوی (5/33 درصد وزنی) و خاک اره جهت ساخت چندسازه میزان سفتی بین چندسازه ساخته شده با تک تک پلیمرها را نشان داده است. بکارگیری الیاف طبیعی باعث کاهش تحرک زنجیره مولکولی و انتقال دمای چندسازه به دماهای بالاتر شده که در نهایت پیک‌های مربوطه به سمت راست و پایین‌تر جا به جا شده‌اند. هر چند که در برخی موارد انتقال پیک‌ها از روند نرمالی تبعیت نکرده است. افزودن اتصال دهنده MAPE باعث چسبندگی سطح مشترک بیشتر بین دو فاز در تمامی چندسازه‌ها شده و در نهایت سفتی را افزایش داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Ashida, M. and Noguchi T., 1984. Dynamic module for short fibre-CRcomposites. Journal of Applied Polymer Science, 29 (2):661–70.

-Bledzki, A.K. and Jaszkiewicz, A., 2010. Mechanical performance of biocomposites based on PLA and PHBV reinforced with natural fibres – A comparative study to PP. Composites Science and Technology, 70 (10): 1687–1696.

-Boubekeur, B., Belhaneche- Bensemra, N. and Massardier, V., 2015, Valorization of waste jute fibers in developing low-density polyethylene /poly lactic acid bio-based composites. Journal of Reinforced Plasticsand Composites, 38(4):649-661.

-Bleach, N.C., Nazhat, S.N, Tanner, K.E., Kellomaki, M. and Törmälä P., 2002. Effect of filler content on mechanical and dynamic mechanical properties of particulate biphasic calcium phosphate–polylactide composites. Biomaterials, 23(7):1579–85.

-Felix, J.M, and Gatenholm, P., 1991. The nature of adhesion in composites ofmodified cellulose fibres& polypropylene. Journal of Applied Polymer Science, 42 (3):609–620.

-George, J., Bhagawan, S.S. and Thomas, S., 1996. Therogravimetric & dynamic mechanical thermal analysis of pineapple fibre reinforced polyethylene composites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 47 (4): 1121–40.

-Guo, W. and Ashida, M., 1993. Dynamic viscoelasticities for short fiber-thermoplastic elastomer composites. Journal of Applied Polymer Science, 50 (8): 1435-1443

-Graupner N., 2008, Application of lignin as natural adhesionpromoter in cotton fiber-reinforced poly(lactic acid) (PLA) composites. Journal of Materials Science; 43 (15): 5222–5229.

-Huda, M., Mohanty, A. and Drzal, L., (2005b). GreenComposites from Recycled Cellulose and Poly (lactic acid):Physico-mechanical and Morphological PropertiesEvaluation. Journal of Material Science, 40 (16): 4221 –4229.

-Huda, M.S., Drzal, L,T. and Misra, M., 2005. A Study on Biocomposites from Recycled Newspaper Fiber and Poly(lactic acid). Journal of Industrial&Engineering Chemistry, 44 (15): 5593-5601.

-Huda, M. S., Drzal, L. T., Mohanty, A. K. and Misra, M., 2006. Chopped glass and recycled newspaper as reinforcement fibers in injection molded poly(lactic acid) (PLA) composites: a comparative study. Composites Science Technology, 66 (11-12):1813–1824.

-Huda, M.S., Drzal, L.T., Mohanty, A.K. and Misra, M., 2008. Effect of fiber surface-treatments on the properties of laminated bio composites from poly(lactic acid) (PLA) and kenaf fibers. Composites Science Technology, 68 (2):424–432.

-Jawaid, M. and Khalil, H.P.S.A., 2011. Effect of layering pattern on the dynamic mechanical properties and thermal degradation of oil palm-jute fibers reinforced epoxy hybrid composite, BioResources 6 (3) 2309–2322.

-Liang, Z., Pan, P., Zhu, B., Dong, T. and Inoue, Y., 2010. Mechanical and thermal properties ofpoly (butylene succinate)/plant fiber biodegradable composite. Journal of Applied Polymer Science, 115(6): 3559–3567.

-Ibrahim, N. A., Yunus, W., Othman, M., Abdan, K. and Hadithon, K. A., 2010. Poly (Lactic Acid) (PLA)-reinforced KenafBast Fiber Composites: The Effect of Triacetin, Journal of Reinforced plastics and composites, 29 (7): 1099-1111

-Jacob, M., Francis, B., Thomas, S. and Varughese, K.T., 2006 Dynamical mechanical analysis of sisal/oil palm hybrid fiber-reinforced natural rubber composites, Polymer Composites, 27 (6) 671–680.

-Mohanty, S., Verma, S.K. and Nayak, S.K., 2006. Dynamic mechanical and thermal properties of MAPE treated jute/HDPE composites. Composites Science and Technology, 66(3-4) 538–547.

-Nayak, S. K., Mohanty, S. and Samal, S. K., 2009. Influence of short bamboo/glass fiber on the thermal, dynamic mechanical and rheological properties of polypropylene hybrid composites.  Materials Science and Engineering: A, 523 (1-2): 32–38.

-Ochi, S., 2008. Mechanical properties of kenaf fibers and kenaf/ PLA composites. Mechanics of Materials, 40(4–5): 446–452

-Oksman, K., Skrifvars, M. and Selin, J. F., 2003. Natural fibers as reinforcement in polylactic acid (PLA) composites. Composites Science Technology, 63(9):1317–1324.

-Pan, P., Zhu, B., Kai, W., Serizawa, S., Iji, M. and Inoue, Y., 2007. Crystallization behavior and mechanical properties of bio-based green composites based on poly (L-lactide) and kenaf fiber. Journal of Applied Polymer Science, 105(3):1511–20.

-Pothan, L. A., Oommen, Z. and Thomas, S., 2003. Dynamic mechanical analysis of banana fiber reinforced polyester composites. Composites Science and Technology, 63 (2): 283-293.

-Rana, A. K., Mitra, B. C. and Banerjee, A. N., 1999. Short jute fiber-reinforced polypropylene composites: dynamic mechanical study. Journal of Applied Polymer Science, 71(4):531–539.

-Romanzini, D., Lavoratti, A., Ornaghi, H.L., Amico, S.C. and Zattera, A.J., 2013. Influence of fiber content on the mechanical and dynamic mechanical properties of glass/ ramie polymer composites. Materials & Design, 47 (3) 9–15.

-Saba, N., Paridah, M.T. and Jawaid, M., 2015. Mechanical properties of kenaffibre reinforced polymer composite: a review, Construction and Building Materials, 76 (1) 87–96.

-Saba, N., Jawaid M., Alothman, O.Y. and Paridah, M.T., 2016. A review on dynamic mechanical properties of natural fibre reinforced polymer composites. Construction and Building Materials, 106 (2):149–159.

-Sreekala, M.S. and Thomas, S.G.G., 2005. Dynamic mechanical properties of oil palm fiber/ phenol formaldehyde and oil palm fiber/glass hybrid phenol formaldehyde composites. Polymer Composites, 26 (3): 388–400

-Song, Y., Liu, J., Chen, S., Zheng, Y., Ruan, S. and Bin, Y.,  2013. Mechanical Properties of Poly (Lactic Acid)/ Hemp Fiber Composites Prepared with a Novel Method. Journal of Polymers and the Environment, 21 (4): 1117-1127

-Sis, A.L.M., Ibrahim, N.A. and Yunus, W.M., 2013. Effect of (3- aminopropyl) trimethoxysilane on mechanical properties of PLA/PBAT blend reinforced kenaf fiber. Iranian Polymer Journal, 22 (2): 101–108.

-Taib, R.M., Ramarad, S., Ishak, Z.A.M. and Todo, M., 2010. Properties of kenaf fiber/polylactic acid biocomposites plasticized with polyethylene glycol. Polymer Composites, 31(7):1213–1222.

-Wambua, P., Iven, J. and Verpoest, I., 2003. Natural Fibers: Can They Replace Glass in Fibers Reinforced Plastics, Composites Science and Technology, 63(3): 1259-1264.

-Yu, T., Jiang, N. and Li, Y., 2014. Study on short ramie fiber/poly (lactic acid) composites compatibilized by maleic anhydride. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 64:139–146.