Biocomposites based on PHB filled with wood or kenaf fibers

• Autorzy: Kuciel S. , Liber-Kneć A.

Warianty tytułu

PL

Kompozyty na osnowie PHB napełniane włóknami naturalnymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, possibilities of processing biocomposites based on polyhydroxybutyrate (PHB) filled with 25 and 40 wt. % of wood flour or kenaf fibers are presented. Mechanical properties (tensile strength, modulus of elasticity) under three testing temperatures, a water absorption and its influence on properties, the process of biodegradation in the garden compost as well as SEM images of fractured composites are discussed. Modulus of elasticity and tensile strength increased with rising content of wood flour and kenaf fibres. The results show that PHB filled with kenaf fibers has higher mechanical properties, even despite higher ability to absorb water. Tested biocomposites absorb water and their mechanical properties decrease after exposure to water. It is caused by beginning of biodegradation process and resolving a biodegradable biopolymer in water. This property can be interesting for packaging especially for fresh produce like fruit or vegetables and for industrial products with short-time life cycles.

PL

Wytworzono biokompozyty na podstawie polihydroksymaślanu (PHB) napełniane dodatkiem 25 lub 40 % mączki drzewnej bądź włókien kenafu. Zbadano ich właściwości mechaniczne w statycznej próbie rozciągania (tabela 1), chłonność wody (rys. 2), oceniono także wpływ temperatury (rys. 3-6) oraz kompostowania na właściwości otrzymanych kompozytów (tabela 2). Zaobserwowano 5-krotny wzrost modułu sprężystości oraz 1,5-krotny wzrost wytrzymałości na rozciąganie kompozytów PHB z dodatkiem 40 % włókien kenafu. Kompozyty PHB napełniane włóknami kenafu, pomimo większej zdolności do wchłaniania wody, charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi niż napełniane mączką drzewną. Obrazy SEM przedstawiają pęknięte, prostopadle do płaszczyzny rozciągania, włókna kenafu (rys. 7) oraz bardziej wzdłuż przekroju popękane włókna mączki drzewnej (rys. 8). Biodegradacja wytworzonych kompozytów przebiega stosunkowo wolno i po 40 dniach inkubacji w kompoście zmiany właściwości mechanicznych są niewielkie (nie przekraczają 10 % ich początkowych wartości). Predysponuje to takie biokompozyty do zastosowań na opakowania owoców i jarzyn (łubianki, koszyki, skrzynki etc.) lub na elementy ogrodowe bądź rolnicze (słupki, wsporniki).

Słowa kluczowe

EN

biocomposites; kenaf fibre; wood flour; mechanical properties

PL

biokompozyt; włókna kenafu; mączka drzewna; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 56, nr 3
• Strony: 218--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kuciel S.

autor

Liber-Kneć A.

• Tadeusz Kosciuszko Cracow University of Technology, Institute of Applied Mechanics and Biomechanics, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków,

Bibliografia

• 1. Platt D. K.: “Biodegradable Polymers”, Market Report, Smithers Rapra Limited, 2006.
• 2. Felix J. M., Gatenholm P.: J. Appl. Polym. Sci. 1993, 50, 699.
• 3. Karlsson J. O. et al.: Polym. Compos. 1996, 17, 300.
• 4. Zini E., Scandola M., Gatenholm P.: Biomacromolecules 2003, 4, 821.
• 5. www.biomer.de
• 6. Frollini E., Leao A. L., Mattoso L. H. C.: “Natural polymers and agrofibres based composites”, Embrapa, San Carlos, S.P. Brazil, 2000.
• 7. Rashdi A. A. A., Sapuan S. M., Ahmad M. M. H. M. , Khalina A.: Polimery 2009, 44, 777.
• 8. Liber-Kneć A., Kuciel S., Dziadur W.: Polimery 2006, 41, 571.
• 9. Kuciel S., Liber-Kneć A., Tomaszewska J., Zajchowski S.: “Composites on the base of polypropylene filled by kenaf fiber”, 7th Global WPC and Natural Fibre Composites Congress and Exhibition, Kassel/Germany 2008.
• 10. Kuciel S., Liber A., Gajewski J.: “Global Symposium on Recycling, Waste Treatment and Clean Technology”, Madrid, Spain 2004, mat. conf., vol. 2, pp. 1799-1809.
• 11. Zheng Q., Morgan R. J.: J. Compos. Mater. 1993, 27, 1465.
• 12. Kuciel S., Liber A.: Polimery 2005, 40, 436.
• 13. Kerr J. R., Haskins J. F.: AIAA Journal 1992, 22, 96.
• 14. Niska O. K., Sain M.: “Wood-polymer composites. Mechanical properties of wood-polymer composites”, Woodhead Publishing limited, Cambridge, England 2008, Vol. 5, pp. 101-117.
• 15. Kuciel S., Liber-Kneć A.: J. Biobased Mater. Bioenergy 2009, 3 (3), 262.
• 16. Kuciel S., Liber-Kneć A., Zajchowski S.: Polimery 2009, 55, 747.
• 17. Jankowski G.: „Biokompozyty na osnowie termoplastycznej skrobi i polikwasu masłowego napełniane włóknami naturalnymi”, praca dyplomowa, Politechnika Krakowska, Kraków 2009.