Influence of fiber reinforcement towards the physical characteristics of low density polyethylene laminated composites

• Autorzy: Ravichandran S. , Raj A. Daniel , Visvanath P. Balaji , Mohammad Faruq , Al-Lohedan Hamad A. , Sagadevan Suresh

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.6.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ rodzaju włókien na właściwości fizyczne laminatowych kompozytów polietylenu małej gęstości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, the increased interest in the design and fabrication of lightweight polymer composites with various combinations and stoichiometry is due to their enhancement of electrical, mechanical, thermal, and biological properties compared to the properties of conventional materials. With that view, the present study deals with the effects of low density polyethylene composites (LDPE) reinforced with epoxy resin, glass fiber, carbon fiber, and Kevlar towards the mechanical, thermal, and water absorption properties. The mechanical studies showed that the LDPE composite reinforced carbon fiber has the best tensile properties compared to other composites and this can be mostly due to the proper bonding and associated interaction between the polymeric matrix and the bidirectional layer of the fibers. Also, the carbon fiber reinforced composite has superior properties of impart energy compared to the other composites and the non-reinforced ones and this is attributed to the crystalline nature of carbon fiber. Further studies of the thermal properties indicated that the retention of thermal stability for all the fiber-reinforced polymer composites, while the water absorption revealed a considerable increase in the weight of Kevlar fiber-reinforced composite. From the overall analysis, the enhanced properties of LDPE matrix reinforced fibers are linked to the morphological changes that occurred and are directly affected by the nature of the fiber.

PL

Zwiększone w ostatnich latach zainteresowanie projektowaniem i wytwarzaniem lekkich kompozytów polimerowych wynika z ich lepszych właściwości elektrycznych, mechanicznych, termicznych i biologicznych w porównaniu z cechami materiałów konwencjonalnych. Zbadano wpływ rodzaju wzmocnienia (włókno szklane, włókno węglowe i włókno Kevlar) na właściwości mechaniczne, termiczne i absorpcję wody laminatowych kompozytów polietylenu małej gęstości (LDPE) z żywicą epoksydową. Stwierdzono, że kompozyt LDPE z włóknem węglowym, w porównaniu z innymi kompozytami, wykazuje najlepszą wytrzymałość na rozciąganie, co może wynikać głównie z interakcji polimerowej osnowy z dwukierunkową warstwą włókien. Ponadto kompozyt ten ma większą zdolność przenoszenia energii niż pozostałe badane kompozyty, co można przypisać krystalicznej budowie włókna węglowego. Badania właściwości termicznych wykazały stabilność termiczną wszystkich kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami oraz znaczną absorpcję wody kompozytu wzmocnionego włóknem Kevlar.

Słowa kluczowe

EN

low density polyethylene composites; mechanical properties; thermal studies; water absorption; epoxy resin; Kevlar fiber; glass fiber; carbon fiber

PL

kompozyty polietylenu małej gęstości; właściwości mechaniczne; badania termiczne; absorpcja wody; żywica epoksydowa; włókno Kevlar; włókno szklane; włókno węglowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 6
• Strony: 449--457
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Ravichandran S.

• Sathyabama Institute of Science and Technology, Department of Physics, Chennai-600 119, India

autor

Raj A. Daniel

• Sathyabama Institute of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Chennai-600 119, India

autor

Visvanath P. Balaji

• Sathyabama Institute of Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Chennai-600 119, India

autor

Mohammad Faruq

• King Saud University, College of Science, Department of Chemistry, P.O. Box 2455, Riyadh, Saudi Arabia 11451

autor

Al-Lohedan Hamad A.

• King Saud University, College of Science, Department of Chemistry, P.O. Box 2455, Riyadh, Saudi Arabia 11451

autor

Sagadevan Suresh

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

Bibliografia

• [1] Rajak D.K., Pagar D.D., Kumar R., Pruncu C.I.: Journal of Materials Research and Technology 2019, 8, 6354. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.09.068
• [2] Adeniyi A.G., Onifade D.V., Ighalo J.O., Adeoye A.S.: Composites B Engineering 2019, 176, 107305. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107305
• [3] Gnaba I., Legrand X., Wang P., Soulat D.: Journal of Industrial Textiles 2019, 49, 71. https://doi.org/10.1177/1528083718772299
• [4] Prashanth Banakar, Shivananda H.K.: Journal of Mechanical Civil Engineering 2012, 1 (2), 15. http://dx.doi.org/10.9790/1684-0131518
• [5] Deogonda P., Vijaykumar Chalwa N.: International Journal of Scientific Engineering and Research 2013, 1 (4), 6.
• [6] Jordan J.L., Casem D.T., Bradley J.M. et al.: Journal of Dynamic Behavior of Materials 2016, 2, 411. http://dx.doi.org/10.1007/s40870-016-0076-0
• [7] Khanam P.N., AlMaadeed M.A.A.: Advanced Manufacturing: Polymer and Composites Science 2015, 1, 63. https://doi.org/10.1179/2055035915Y.0000000002
• [8] Dintcheva N.Tz., Filippone G., Arrigo R., La Mantia F.P.: Journal of Nanomaterials 2017, ID 3549475. https://doi.org/10.1155/2017/3549475
• [9] Wang Q., Liu C., Chen Y.: Plastics, Rubber and Composites Macromolecular Engineering 2001, 30, 363. https://doi.org/10.1179/146580101101541741
• [10] Nassar A., Nassa E.: Nanoscience and Nanoengineering 2013, 2, 89. http://dx.doi.org/10.13189/nn.2013.010201
• [11] American Standard of Testing Material (ASTM): “Standard test method for tensile properties of reinforced thermosetting plastics using straight-sided specimens”, ASTM Int West Conshohocken, Pa, USA, pp. 32–37, 2004.
• [12] Rahmani H., Mahmoudi Najafi H.S., Ashori A.: Journal of Reinforced Plastics and Composites 2014, 33, 733. http://dx.doi.org/10.1177/0731684413518255
• [13] Atuanya C.U., Edokpia R.O., Aigbodion V.S.: Results in Physics 2014, 4, 88. http://dx.doi.org/10.1016/j.rinp.2014.05.003
• [14] Banakar P., Shivananda H.K., Niranjan H.B.: International Journal of Pure and Applied Sciences and Technology 2012, 9, 61.
• [15] Etcheverry M., Barbosa E.S.: Materials 2012, 5, 1084. https://doi.org/10.3390/ma5061084
• [16] Arbelaiz A., Fernandez B., Ramos J.A., Retegi A.: Composites Science and Technology 2005, 65, 1582. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2005.01.008
• [17] Turla P., Kumar S.S., Reddy H.P., Shekar K.Ch.: International Journal of Engineering Research and Technology 2014, 3, 394.
• [18] Amuthakkannan P., Manikandan V., Winowlin Jappes J.T., Uthayakumar M.: Materials Physics and Mechanics 2013, 16, 107.
• [19] Jang J., Han S.: Composites Part A 1999, 30, 1045.
• [20] Joseph P.V., Joseph K., Thomas S.: Composites Science and Technology 1999, 59, 1625. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(99)00024-X
• [21] Al- Hasani Emad S.: Engineering and Technology 2007, 25, 988.
• [22] Nitz H., Reichert P., Romling H.,Mülhaupt R.: Macromolecular Materials and Engineering 2000, 276-277, 51. https://doi.org/10.1002/(SICI)1439-2054(20000301)276:1<51::AID-MAME51>3.0.CO;2-Z
• [23] Huner U.: Advances in Science and Technology Research Journal 2015, 9, 1. https://doi.org/10.12913/22998624/2357
• [24] Prabhu T.N., Demappa T., Harish V.: Journal of Applied Chemistry 2012, 2, 39.
• [25] Chung D.D.L.: Thermochimica Acta 2000, 364, 121. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(00)00631-6
• [26] Liufu S.C., Xiao H.N., Li Y.P.: Polymer Degradation and Stability 2005, 87, 103. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2004.07.011
• [27] Rezaei F., Yunus R., Ibrahim R.A.: Materials and Design 2009, 30, 260. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.05.005
• [28] Zabihzadeh S.M., Dastoorian F., Ebrahimi G.: Journal of Reinforced Plastics and Composites 2010, 12, 1814. https://doi.org/10.1177/0731684409335455

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).