Wpływ obróbki chemicznej wodnym roztworem Mg(OH)2 na strukturę oraz właściwości wytrzymałościowe włókien juty przeznaczonych do wytwarzania kompozytów polimerowych

• Autorzy: Bogdan A. , Myalski J. , Wieczorek J. , Kozioł M.

Warianty tytułu

EN

Influence of chemical treatment for structure and mechanical properties of jute fibres used for polymer matrix composite producing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach zwrócono szczególną uwagę na materiały przyjazne dla środowiska. W przypadku materiałów kompozytowych zbrojonych włóknem szklanym alternatywę mogą stanowić włókna naturalne, które posiadają wiele zalet, takich jak: niska gęstość, niska cena, dostępność, degradowalność oraz w miarę dobre właściwości wytrzymałościowe. Na właściwości włókien, a tym samym na właściwości gotowego kompozytu, ma wpływ ich budowa oraz udział składników strukturalnych. Wzrost właściwości wytrzymałościowych można uzyskać na drodze modyfikacji powierzchni włókien metodami fizycznymi lub chemicznymi. Praca dotyczy analizy zmian zachodzących w włóknie juty pod wpływem obróbki chemicznej. Wpływ modyfikacji został określony na podstawie zmian wytrzymałości pojedynczego włókna oraz zmian kąta skręcenia włókien w przędzy. W badaniach zastosowano obróbkę chemiczną włókien wodnym roztworem wodorotlenku magnezu o stężeniach 5, 15 i 30%. Włókna przetrzymywano w roztworze od 0,5 do 8 h. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zastosowana obróbka korzystnie wpływa na właściwości wytrzymałościowe włókien oraz powoduje wzrost ich kąta skręcenia w przędzy. Najlepsze rezultaty uzyskano podczas trawienia włókna 15% roztworem Mg(OH)2 przez 1 h.

EN

Nowadays polymer-matrix composites play essential rule as structural materials, what leads to increase in waste products. Exploitet composite materials create serious problem for natural environment. Environment protection against wasted composites contains an improvement of their removal process. In recent years particular attention is paid to materials friendly for natural environment. In composite materials glass fibers can be replaced by natural fibers because of their advantages such as: low density, low price, good mechanical properties, accessibility and degradation. Properties of natural fibers, and properties of their composites, depend on their structure and volume fraction of structural phase. Increase in mechanical properties of the fibers can be achieved as effect of surface modification. This paper apply to analysis of changes proceeded in jute fiber as effect of chemical treatment. In order to enhance mechanical properties physical and chemical treatment were applied. Physical methods, such as stretching, calandering, thermo-treatment, and the production of hybrid yarns do not change the chemical composition of the fibres. Physical treatments change structural and surface properties of the fibre and thereby influence the mechanical bondings to polymers. Chemical modification method are mercerization, graft copolymerization or treatment with isocyanates. Chemical methods lead to occurring of new compounds, which increase an adhesion between fibres and polymer matrix. Influence of chemical treatment was determined on the basis of changes of mechanical properties of single fibers and variation of spiral angle of jute yarn. In this research jute fibers were treated with alkaline solution Mg(OH)2, concentration 5%, 15% and 30%. The fibers were treated with each alkaline solution for 0.5, 1, 2, 3, 4, 6, and 8 hours. The mechanical properties of jute fibers were tested on ZWICK/ Z 2,5 machine. Profilograph MICRO PROF FRT was used to investigate the changes of spiral angle in jute fibers. This study proves that the process of alkalization improves mechanical properties of jute fibers. Chemical treatment have an effect on changes of spiral angle of jute fibers too. During mercerization, swelling of native cellulosic materials in the alkali solution, which is the main polymorphic modification of cellulose, causes a rearrangement of the crystal packing of chains from native cellulose I to cellulose II. The best result has been received for 15% Mg(OH)2 solution for one hour. The investigations are only a part of a research concerning manufacture technology of polymer-matrix composite materials.

Słowa kluczowe

PL

włókno naturalne; obróbka alkaliczna; zależność struktura-właściwości; właściwości mechaniczne; kompozyt polimerowy; zbrojenie

EN

natural fibre; alkali treatment; structure-properties relationship; mechanical properties; natural fiber composite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 4
• Strony: 358--362
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Bogdan A.

autor

Myalski J.

autor

Wieczorek J.

autor

Kozioł M.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice,

Bibliografia

• [1] Recykling materiałów polimerowych, Praca zbiorowa pod red. A.K. Błędzkiego, WNT, Warszawa 1997.
• [2] I. Van de Weyenberg, T. Chi Truong, Improving the proper-ties of UD flax fibre reinforced composites by applying an alkaline fibre treatment, Composites: Part A 2006, 37, 1368-1376.
• [3] Ch. Qin, N. Soykeabkaew, The effect of fibre volume fraction and mercerization on the properties of all-cellulose composites, Carbohydrate Polymers 2008, 71, 458-467.
• [4] Sticchi A., Lauke B., A novel fiber treatment applied to woven jute fabric/ vintlester laminates, Composites: Part A 2007, 38, 1337-1343.
• [5] Gassan J., Bledzki A., Possibilities for improving the mechanical properties of jute/epoxy composites by alkali treatment of fibres, Composites: Science and Technology 1999, 59, 1303-1309.
• [6] Błędzki A., Gassan J., Composites reinforced with cellulose fibres, Prog. Polymers. Sci. 1999, 221-274.
• [7] Zhang M., Rong M., Lu X., Fully biodegradable natural fiber composites from renewable resources: All-plant fiber composites, Composites Science and Technology 2005, 65, 2514-2525.
• [8] Khan F., Ahmad S.R., Chemical modification and spectroscopic analysis of jute fibre, Polymer Degradation and Stability 1996, 52, 335-340.
• [9] Gassan J., Natural fiber-reinforced plastics - Correlation between structure and properties of the fibers and the resultat composites, Dissertation at the Institute of Materials Engineering, University of Kassel, Kassel 1997.