Flax fiber reinforced PET-G composites with improved interfacial adhesion

• Autorzy: Hartung David , Seidlitz Holger , Osiecki Tomasz , Sztorch Bogna , Przekop Robert E. , Kazimierczuk Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2025.2.4

Warianty tytułu

PL

Kompozyty PET-G wzmocnione włóknem lnianym o zwiększonej adhezji na granicy faz

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recycled PET-G (rPET-G) composites reinforced with flax fiber were obtained. To improve interfacial adhesion, the fiber was treated by washing and finishing with bio-based epoxidized soybean oil and admixture acid. The effect of fiber surface treatment on its properties and those of the composites was evaluated by TGA, FT-IR and SEM, as well as by contact angle, flexural and tensile measurements. The results indicated delayed degradation of the treated flax fiber with a fiber mass loss of about 4 wt%. The flexural strength and modulus increased for the washed and finished flax fiber compared to the untreated one. While the tensile properties were influenced by structural effects resulting from the fiber treatment. These findings contribute to the development of more sustainable and high-performance natural fiber-reinforced thermoplastic composites.

PL

Otrzymano kompozyty PET-G z recyklingu (rPET-G) wzmocnione włóknem lnianym. Aby poprawić oddziaływania międzyfazowe, włókno poddano obróbce przez mycie i wykończenie na bazie biologicznej epoksydowanym olejem sojowym i kwasem admerginowym. Wpływ obróbki powierzchni włókna na jego właściwości i właściwości kompozytów oceniano za pomocą TGA, FT--IR i SEM, a także pomiarów kąta zwilżania, właściwości mechanicznych przy zginaniu i rozciąganiu. Wyniki wskazały na opóźnioną degradację poddanego obróbce włókna lnianego z utratą masy włókna wynoszącą ok. 4% mas. Wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości wzrosły w przypadku umytego i wykończonego włókna lnianego w porównaniu z niepoddanym obróbce. Natomiast właściwości mechaniczne przy rozciąganiu zależały od efektów strukturalnych wynikających z zastosowanej obróbki włókna.

Słowa kluczowe

EN

natural fibers; composites; epoxidized soyabean oil; admergin acid; interfacial adhesion

PL

włókna naturalne; kompozyty; epoksydowany olej sojowy; kwas admerginowy; przyczepność międzyfazowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 70, nr 2
• Strony: 113--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hartung David

• Brandenburg Technical University Cottbus-Senftenberg, Chair of Polymer-based Lightweight Design, 03046, Cottbus, Germany

• https://orcid.org/0000-0002-3973-9668

autor

Seidlitz Holger

• Brandenburg Technical University Cottbus-Senftenberg, Chair of Polymer-based Lightweight Design, 03046, Cottbus, Germany
• Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP, Polymeric Materials and Composites (PYCO), 15745 Wildau, Germany

• https://orcid.org/0000-0003-0024-1624

autor

Osiecki Tomasz

• Brandenburg Technical University Cottbus-Senftenberg, Chair of Polymer-based Lightweight Design, 03046, Cottbus, Germany

• https://orcid.org/0000-0002-8895-9560

autor

Sztorch Bogna

• Adam Mickiewicz University Poznan, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5166-8391

autor

Przekop Robert E.

• Adam Mickiewicz University Poznan, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7355-5803

autor

Kazimierczuk Magdalena

• Dopak Ltd., ul. Kwiatkowskiego 5a, 52-407 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Azman M.A., Asyraf M.R.M., Khalina A. et al.: Polymers 2021, 13(12), 1917. https://doi.org/10.3390/polym13121917
• [2] Chauhan V., Kärki T., Varis J.V.: Journal of Thermoplastic Composite Materials 2022, 35(8), 1169. https://doi.org/10.1177/0892705719889095
• [3] https://pantanova.nl/wp-content/uploads/2015/05/pantanova_multihemp_nova_carbon-footprint-ofnatural-fibres.pdf (access date 08.08.2023)
• [4] Ray D., Sain S.: “Plant fibre reinforcements” in “Biocomposites for High-Performance Applications” (Edit. Ray D.), Woodhead Publishing, Elsevier, Duxford, Cambridge, Kidlington 2017. p. 1. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100793-8.00001-6
• [5] Awais H., Nawab Y., Amjad A. et al.: Composites Part C: Open Access 2021, 4, 100082. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100082
• [6] AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V.: “Handbuch Faserverbundkunststoffe/Composites”, Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2013. https://doi.org/10.1007/978-3-658-02755-1
• [7] https://repo.uni-hannover.de/items/30fd7fed-9adf-4ec8-95ab-d3f88a4ab28c (access date 08.08.2023)
• [8] Charlet K., Béakou A.: International Journal of Adhesives 2011, 31(8), 875. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2011.08.008
• [9] Arbelaiz A., Cantero G., Fernández B. et al.: Polymer Composites 2005, 26(3), 324. https://doi.org/10.1002/pc.20097
• [10] Aslan M., Chinga-Carrasco G., Sørensen B. et al.: Journal of Materials Science 2011, 46, 6344. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5581-x
• [11] Baley C., Gomina M., Breard J. et al.: International Journal of Material Forming 2019, 12, 1023. https://doi.org/10.1007/s12289-018-1455-y
• [12] Dhakal H.N., Zhang Z.: “The use of hemp fibres as reinforcements in composites” in “Biofiber Reinforcements in Composite Materials” (Edit. Faruk O., Sain M.), Woodhead Publishing, Elsevier, Duxford, Cambridge, Kidlington 2015, p. 86. https://doi.org/10.1533/9781782421276.1.86
• [13] Pil L., Bensadoun F., Pariset J. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2016, 86, 193. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.11.004
• [14] Fratzl P., Burgert I., Gupta H.S.: Physical Chemistry Chemical Physics 2004, 6, 5575. https://doi.org/10.1039/B411986J
• [15] Zhou Y., Fan M., Chen L.: Composites Part B: Engineering 2016, 101, 31. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.06.055
• [16] Baley C., Busnel F., Grohens Y. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2006, 37(10), 1626. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.10.014
• [17] Cantero G., Arbelaiz A., Llano-Ponte R. et al.: Composites Science and Technology 2003, 63(9), 1247. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00094-0
• [18] Mohanty A.K., Drzal L.T., Misra M.: Journal of Material Science Letters 2002, 21, 1885. https://doi.org/10.1023/A:1021577632600
• [19] Omonov T.S., Curtis J.M.: “Plant Oil-Based Epoxy Intermediates for Polymers” in “Bio-Based Plant Oil Polymers and Composites) (edit. Madbouly S.A., Zhang C., Kessler M.R.), Elsevier, Waltham 2016, p. 99. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-35833-0.00007-4
• [20] Liu Z., Erhan S.Z., Akin D.E. et al.: Journal of Agricultural and Food Chemistry 2006, 54(6), 2134. https://doi.org/10.1021/jf0526745
• [21] Ozkur S., Sezgin H., Akay E et al.: Materials Research Express 2020, 7, 015335. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab6892
• [22] https://www.vonderlinden.de/pic/upload/ampli-Tex_5040.pdf (accessed 02.02.2025)
• [23] Baley C.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2002, 33(7), 939. https://doi.org/10.1016/S1359-835X(02)00040-4
• [24] Cressall S., Phillips C.O., Al-Shatty W. et al.: Journal of Materials Science 2024, 59, 1768. https://doi.org/10.1007/s10853-023-09309-2
• [25] https://www.chemspider.com/Chemical-Structure.30784816.html (accessed 16.09.2024)
• [26] Biermann U., Jungbauer A., Metzgen J.O.: European Journal of Lipid Science and Technology 2011, 144(1), 49. https://doi.org/10.1002/ejlt.201100136
• [27] https:
• [28] Campilho R.D.S.G.: “Natural Fiber Composites”, CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton 2016. https://doi.org/10.1201/b19062
• [29] Downey M.A., Drzal L.T.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2016, 90, 687. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.09.005
• [30] Thomason L.J.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2019, 127, 105619. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.105619
• [31] Technische Universität Braunschweig, ‘Entwicklung von epoxid-basierten Bindern auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien (BeBAT)’, Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Project closing report 22026414, 22006415, 22006515, Jul. 2019.
• [32] Schürmann H.: “Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden”, Springer, Berlin 2007. https://doi.org/10.1007/978-3-540-72190-1
• [33] Dittenber D.B., GangaRao H.V.S.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2012, 43(8), 1419. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2011.11.019
• [34] Yan L., Chouw N., Jayaraman K.: Composites Part B: Engineering 2014, 56, 296. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.08.014
• [35] Kiziltas E.E., Yang H.S., Kiziltas A. et al.: BioResources 2016, 11(2), 4758. https://doi.org/10.15376/biores.11.2.4758-4769
• [36] Hornsby P.R., Hinrichsen E., Tarverdi K.: Journal of Materials Science 1997, 32, 443. https://doi.org/10.1023/A:1018521920738
• [37] Cherif C.: “Textile Werkstoffe für den Leichtbau”, Springer, Berlin 2011. https://doi.org/10.1007/978-3-642-17992-1
• [38] Abbass A., Paiva M.C., Oliveira D.V. et al.: Fibers 2021, 9(9), 54. https://doi.org/10.3390/fib9090054
• [39] Tran L.Q.N., Fuentes C.A., Dupont-Gillain C. et al.: Composites Science and Technology 2013, 80, 23. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.03.004
• [40] Aprentas: “IR-Spektroskopie” in “Laborpraxis Band 4 Analytische Metoden”, Springer, Cham 2016, p. 157. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-0972-6_12
• [41] Ibrahim m., Nada A., Kamal D.E.: Indian Journal of Pure and Applied Physics 2005, 43, 911.
• [42] Fan M., Dai D., Huang B.: “Fourier Transform Infrared Spectroscopy for Natural Fibres”in “Fourier Transform Material Analysis” (edit. Salih S.M), InTech, Rijeka 2012 p. 45. https://doi.org/10.5772/35482
• [43] Beelen L.: “Effect of moisture absorption on the performance of flax fibre reinforced composites” master’s thesis, KU Leuven 2022. https://doi.org/10.31219/osf.io/9ufb6