Biokompozyty epoksydowe wzmacniane naturalnymi włóknami krótkimi oraz mikrowłóknami z łusek zbożowych

• Autorzy: Urbaniak M. , Błędzki A. K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.5.1

Warianty tytułu

EN

Epoxy biocomposites reinforced with natural short fibres and microfibres from grain by-products

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Promowanie zrównoważonego rozwoju gospodarki przez powszechniejsze stosowanie surowców ze źródeł odnawialnych sprawia, że biokompozyty epoksydowe wzmacniane naturalnymi włóknami krótkimi oraz mikrowłóknami z łusek zbożowych stają się, jak inne biokompozyty polimerowe, coraz szerzej wykorzystywanymi materiałami do zastosowań inżynierskich. W prezentowanych badaniach do wzmocnienia osnowy biożywicy epoksydowej użyto mikrowłókna lignocelulozowe z łusek zbożowych, będących do tej pory niezagospodarowanym racjonalnie odpadem przemysłu zbożowego, powstającympodczas mielenia zbóż, a także zastosowano włókna krótkie abaki i juty. Dokonano analizy składu chemicznego użytych włókien naturalnych oraz ustalono korelacje między ilorazem długości do średnicy włókien a otrzymanymi właściwościami biokompozytów epoksydowych: stabilności termicznej włókien, temperatury ugięcia cieplnego pod obciążeniem oraz statycznymi i dynamicznymi właściwościami termomechanicznymi przy zginaniu, a także udarności. Uzyskane wyniki dowodzą, że, będąc najtańszym, najkrócej odnawialnym i łatwo dostępnym surowcem, mikrowłókna z łusek zbożowych mogą stanowić racjonalną alternatywę dla innych włókien wzmacniających biokompozyty polimerowe w zastosowaniach wymagających relatywnie dobrej sztywności i odporności na kruche pękanie.

EN

Sustainable progress of economy by more extensive application of raw materials from renewable resources makes epoxy biocomposites reinforced with natural short fibres and microfibers from cereal husks more and more widely applied materials in engineering. Lignocellulose microfibers from cereal husks which are grain by-products non-utilized till now sensibly were used as reinforcements for matrices of bio-based epoxy resin investigated aside short fibres of abaca and jute. Chemical composition of used natural fibres was analysed and correlation between length/diameter ratio of fibres and selected properties of epoxy biocomposites: thermal stability, heat deflection temperature under load as well as static and dynamic thermomechanical properties of flexural strength and impact strength were determined. Obtained results proved that microfibers from grain by-products which are the cheapest, renewable in the shortest time and simple attainable raw materials can be rational alternative for the other reinforcement fibres of polymer biocomposites in applications that require relatively good stiffness and impact resistance.

Słowa kluczowe

PL

biożywica epoksydowa; biokompozyt; włókna naturalne; łuska zboża; właściwości termiczne; właściwości mechaniczne

EN

bio-based epoxy resin; biocomposite; natural fibres; grain by-products; thermal properties; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 5
• Strony: 211--215
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Urbaniak M.

• Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Błędzki A. K.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Błędzki A. K., Urbaniak M., Jaszkiewicz A., Feldmann M.: Włókna celulozowe jako alternatywa dla włókien szklanych w kompozytach polimerowych. Polimery 59 (2014) 372÷382.
• [2] Bledzki A. K., Jaszkiewicz A., Urbaniak M., Stankowska-Walczak D.: Biocomposites — in the past and in the future. Fibres & Textiles in Eastern Europe 96 (2012) 15÷22.
• [3] Faruk O., Bledzki A. K., Fink H.-P., Sain M.: Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010. Prog. Polym. Sci. 37 (2012) 1552÷1596.
• [4] The Statistics Division of the Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations (online 2015): http://faostat3.fao.org/home/E.
• [5] Bledzki A. K., Urbaniak M., Böttcher A., Berger Ch., Pilawka R.: Biobased epoxies and composites for technical applications. Key Eng. Mater. 559 (2013) 1÷6.
• [6] Meier M. A. R., Metzger J. O., Schubert U. S.: Plant oil renewable resources as green alternatives in polymer science. Chem. Soc. Rev. 36 (2007) 1788÷1802.
• [7] Tan S. G., Chow W. S.: Biobased epoxidized vegetable oils and its greener epoxy blends. Polym. Plast. Tech. Eng. 49 (2010) 1581÷1590.
• [8] Wang R., Schuman T. P.: Vegetable oil-derived epoxy monomers and polymer blends: A comparative study with review. Express Polym. Lett. 7 (2013) 272÷292.
• [9] Kozlowski R., Wladyka-Przybylak M., Kicinska-Jakubowska A.: State of art in the research on natural fibres and their properties used in composites. In: Bledzki A. K., Sperber V. E. (Eds.), Proceedings of 7th Global WPC and Natural Fibre Composites Congress and Exhibition, University of Kassel, Kassel (2008) A14.
• [10] Mohanty A. K., Misra M., Hinrichsen G.: Biofibres, biodegradable polymersand biocomposites: an overview. Macromol. Mater. Eng. 276/277 (2000) 1÷24.
• [11] Koronis G., Silva A., Fontul M.: Green composites: a review of adequate materials for automotive applications. Compos. Part B 44 (2013) 120÷127.
• [12] Green D. V., Winandy J. E., Kretschmann D. E.: Wood handbook. Wood as an engineering material. Ch. 5 Mechanical properties of wood, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory (1999).
• [13] JELU-WERK, Jeluxyl Weho500, datasheets (2014).
• [14] Food and Agriculture Organization (FAO), Future fibres (online 2015), http://www.fao.org/economic/futurefibres/home/en/.
• [15] Bledzki A. K., Franciszczak P., Osman Z., Elbadawi M.: Polypropylene biocomposites reinforced with softwood, abaca, jute, and kenaf fibers. Industrial Crops and Products 70 (2015) 91÷99.
• [16] Knapen R., Kretschmer P.: Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Mikrofasern aus Getreidenebenprodukten zur Verstärkung thermoplastischer und duromerer Biocomposite. Zwischenbericht I/2014, Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung (2014).