从椰子纤维中提取的具有优异机械性能的独特绿色复合材料

发表时间:2022-04-12 11:30来源:NTMT纺织新材料

一个由俄罗斯、印度和泰国组成的国际研究团队展示了一种利用废弃椰子叶鞘(CLS)制造强化复合材料的技术。由于其重量轻、强度高,可用于覆盖高速公路、制造铁路车辆和飞机的内饰以及满足国内需求。这项研究的结果已经发表在聚合物复合材料杂志上。

  天然纤维——椰子纤维、剑麻纤维、椰壳纤维、黄麻纤维、香蕉纤维、大麻纤维、竹子纤维——因其具有高机械强度和硬度、出色的热稳定性和耐腐蚀性,在行业中的需求越来越大。制造商越来越多地使用它们来取代合成纤维,作为一种经济、实惠和环保的解决方案。

  这项关于绿色复合材料的研究是由曼谷北部蒙库国王科技大学和NUST米塞斯工程技术设备部联合进行的。来自泰国的主要科学家是KMUTNB的高级研究科学家Sanjay Mavinkere Rangappa博士和drIng教授哈比尔、KMUTNB的总裁Suchart Siengchin。

  由天然纤维制成的复合材料的优异性能尤其是由纤维和基体界面处的良好界面结合所驱动的。为了获得它,通常对属于含羟基的木质素和纤维素的天然纤维进行化学改性,通过使用化学或表面改性,有可能提高纤维与基质界面的互锁程度,从而使材料具有优异的抗失效性,”该研究的合著者、NUST米塞斯技术设备工程系教授Sergey Gorbatyuk说。

  NUST米塞斯的科学家与来自印度和泰国的同事一起,制造了一种所谓的绿色复合材料,这种材料基于用酚醛复合材料(基于酚醛树脂,一种合成聚合物)增强的椰子纤维。采用手工铺层技术和模压成型工艺制备了酚醛含量分别为60%和40%的椰子纤维复合材料。该研究通过测试拉伸、弯曲、冲击强度,以及测量吸水率和生物降解特性来进行。

  据开发人员称,结果证实,与天然椰子纤维相比,绿色复合材料的优异机械性能是由低含量的亲水羟基和减少的杂质驱动的。

  为了优化技术,研究人员比较了两种类型的纤维——未经处理的和经过丝光处理的——用苛性钠(最常见的碱)的浓溶液处理,并用热水和冷水洗涤。与未处理的样品相比,丝光处理的复合材料样品显示出约45%至60%的弹性模量和高30%至40%的拉伸强度。这是由于加工的结果在纤维上形成了特殊的粗糙表面,这提供了纤维更好的排列和对基质的粘附。

  正如作者所强调的,基于椰子壳的加工纤维复合材料的优异结果证实了所产生的复合材料是家庭和工业应用的良好候选材料,用于客舱和铁路车辆的装饰、公路建设、作为环境墙壁和地板涂层的商业室内设计。

  在俄罗斯,开发人员计划采用亚麻、大麻和荨麻纤维作为原料来改造这项技术。


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