Physicochemical and mechanical properties of natural cellulosic fiber from Coccinia Indica and its epoxy composites

• Autorzy: Bhuvaneshwaran M. , Sampath P. S. , Balu S. , Sagadevan S.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.10.2

Warianty tytułu

PL

Właściwości fizykochemicznei mechaniczne naturalnych celulozowych włókien Coccinia Indica i ich kompozytów na osnowie żywicy epoksydowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper reports on the physicochemical, and mechanical characterization of Coccinia Indica (CI) fiber. The Coccinia Indica fiber (CIF) reinforced epoxy composite is fabricated using a compression molding process. The results of the chemical analysis of CIF showed that the fiber contained more cellulose and skimpy lignin, ash, and wax content. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that the fiber possessed a multicellular structure. The Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD) studies revealed that CIF shows a crystallinity index of 30%. The thermogravimetric analysis (TGA) indicated that the major degradation of fibers occurred in the temperature range of 204.2 °C to 376.3 °C. The various mechanical test results showed that the tensile, flexural and impact strength increased with increase in fiber length and weight percentage. The maximum properties were found at 30 mm fiber length and 35% of fiber loading. The SEM fractography result showed that the predominant mechanism for mechanical failure was due to fiber pull out, matrix fracture and fiber fracture.

PL

Oceniono fizykochemiczne i mechaniczne właściwości celulozowych włókien Coccinia Indica (CIF). Kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej wzmocnionej CIF wytwarzano w procesie wytłaczania. Na podstawie analizy chemicznej stwierdzono, że włókna CIF zawierają dużą część celulozy i niewielką ligniny, popiołu i wosku. Metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wykazano, że włókna CI mają strukturę wielokomórkową. Na podstawie wyników spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR) i dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) stwierdzono, że stopień krystaliczności CIF wynosi 30%. Analiza termograwimetryczna (TGA) wykazała, że główna degradacja włókien zachodzi w temperaturze z zakresu 204,2–376,3°C. Wyniki testów mechanicznych dowodzą, że wartości wytrzymałości na rozciąganie, zginanie i uderzenie zwiększały się wraz z długością włókien i ich zawartością w kompozycie. Maksymalnymi wartościami właściwości odznaczał się kompozyt na bazie żywicy epoksydowej napełnionej 35% mas. włókien Coccinia Indica o długości 30 mm. Wyniki analizy SEM wykazały, że decydujący wpływ na uszkodzenie mechaniczne miało wyciąganie włókien, pękanie osnowy i pękanie włókien.

Słowa kluczowe

EN

Coccinia Indica fiber; natural fiber composite; fiber loading; fiber length

PL

włókna Coccinia Indica; kompozyty z naturalnymi włóknami; zawartość włókien; długość włókien

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 10
• Strony: 656--664
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Bhuvaneshwaran M.

• K.S.R College of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Tiruchengode, Tamilnadu, India

autor

Sampath P. S.

• KS Rangasamy College of Technology, Department of Mechanical Engineering, Tiruchengode, Tamilnadu, India

autor

Balu S.

• PSNA College of Engineering and Technology, Department of Mechanical Engineering, Dindigul, Tamilnadu, India

autor

Sagadevan S.

• University of Malaya, Nanotechnology & Catalysis Research Centre, Kuala Lumpur 50603, Malaysia

Bibliografia

• [1] Harish M., Michael D.P., Bensely A. et al.: Materials Characterization 2009, 60 (1), 44. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2008.07.001
• [2] Bodros E., Baley C.: Materials Letters 2008, 62 (14), 2143. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.11.034
• [3] Boopathi L., Sampath P.S., Mylsamy K.: Composites Part B 2012, 43 (8), 3044. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.05.002
• [4] Ratna Prasad A.V., Mohana Rao K.: Materials & Design 2011, 32, 4658. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.03.015
• [5] Holbery J., Houston D.: JOM 2006, 58 (11), 80. https://doi.org/10.1007/s11837-006-0234-2
• [6] Sapuan S.M., Maleque M.A.: Materials & Design 2005, 26, 65. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2004.03.015
• [7] Husain Barbhuiya A., Ismail K.: International Journal of Polymer Analysis and Characterization 2016, 21 (3), 221. https://doi.org/10.1080/1023666X.2016.1139282
• [8] Sreenivasan V.S., Ravindran D., Manikandan V., Narayanasamy R.: Materials & Design 2011, 32, 2444. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.11.042
• [9] Matthews F.L., Rawlings R.D.: “Composite Materials: Engineering and Science” 1st E d., Cambridge, Woodhead Publishing Ltd. 2005, pp. 169–173, 310–311.
• [10] Sivasankari B., Anandharaj M., Gunasekaran P.: Journal of Ethnopharmacology 2014, 153 (2), 408. http://dx.doi.org/10.1016/j.jep.2014.02.040
• [11] Waisundara V.Y., Watawana M.I., Jayawardena N.: South African Journal of Botany 2015, 98, 1. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2015.01.012
• [12] Tamilselvan N., Thirumalai T., Elumalai E.K. et al.: Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine 2011, 1 (2), S299. https://doi.org/10.1016/S2221-1691(11)60176-7
• [13] Jayaramudu J., Guduri B.R., Rajulu A.V.: International Journal of Polymer Analysis and Characterization 2009, 14 (2), 115. https://doi.org/10.1080/10236660802601415
• [14] Fiore V., Scalici T., Valenza A.: Carbohydrate Polymers 2014, 106, 77. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.02.016
• [15] Jayaramudu J., Maity A., Sadiku E.R. et al.: Carbohydrate Polymers 2011, 86, 1623. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.06.071
• [16] Segal L., Creely J.J., Martin A.E., Conrad C.M.: Textile Research Journal 1959, 29 (10), 786. https://doi.org/10.1177/004051755902901003
• [17] Park S., Baker J.O., Himmel M.E. et al.: Biotechnology for Biofuels 2010, 3, 10. http://dx.doi.org/10.1186/1754-6834-3-10
• [18] Indran S., Raj R.E., Sreenivasan V.S.: Carbohydrate Polymers 2014, 110, 423. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.04.051
• [19] Kiruthika A.V., Veluraja K.: Fibers and Polymers 2009, 10, 193. https://doi.org/10.1007/s12221-009-0193-7
• [20] Porras A., Maranon A., Ashcroft I.: Composites B: Engineering 2015, 74, 66. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.12.033
• [21] Belouadah Z., Ati A., Rokbi M.: Carbohydrate Polymers 2015, 134, 429. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.08.024
• [22] Reddy K.O., Ashok B., Reddy K.R.N. et al.: International Journal of Polymer Analysis and Characterization 2014, 19, 48. https://doi.org/10.1080/1023666X.2014.854520
• [23] Moran J.I., Alvarez V.A, Cyras V.P., Vazquez A.: Cellulose 2008, 15 (1), 149. http://dx.doi.org/10.1007/s10570-007-9145-9
• [24] Kim H.-S., Kim S., Kim H.-J., Yang H.-S.: Thermochimica Acta 2006, 451 (1), 181. https://doi.org/10.1016/j.tca.2006.09.013
• [25] French A.D.: Cellulose 2014, 21 (2), 885. https://doi.org/10.1007/s10570-013-0030-4
• [26] Yao F., Wu Q., Lei Y. et al.: Polymer Degradation and Stability 2008, 93 (1), 90. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.10.012
• [27] Silverio H.A., Neto W.P.F., Dantas N.O., Pasquini D.: Industrial Crops and Products 2013, 44, 427. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.10.014
• [28] Reddy K.O., Ashok B., Reddy K.R.N. et al.: Polymer Analysis and Characterization 2014, 19 (1), 48. https://doi.org/10.1080/1023666X.2014.854520
• [29] Joseph S., Sreekala M.S., Oommen Z. et al.: Composites Science and Technology 2002, 62 (14), 1857. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(02)00098-2

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).