Kenevir lifi derlemesi: kimyasal yapı, yüzey işlemleri ve kompozitteki kullanımı

Araştırma sorusu

Kenevir lifinin kimyasal ve mekanik özellikleri, yüzey işlemleri ve kompozitlerdeki kullanımı üzerine bugüne kadar ne biliniyor?

Yöntem

Kapsamlı literatür derlemesi. Derleme sırasıyla doğal liflerin genel özelliklerini, kenevir lifinin yapısını, termoplastik ve termoset matrisli kenevir kompozitlerini, hibrit kompozitleri, yüzey işlemlerini, lif uzunluğu ve oranının etkisini ve sanayideki kullanım alanlarını ele alıyor. Yeni bir deney yapılmadı. Çalışma AB'nin INTERREG SUDOE programındaki NABITEX projesince (doğal liflerden yapı için teknik tekstiller) desteklendi.

Bulgular

Lifin yapısı. Kenevir bast lifi sap boyunca uzanan demetlerden oluşuyor ve kesiti düzensiz, boyu boyunca değişken. Tek (elementer) liflerin çeperi katmanlı; en kalın katman olan S2'de selüloz yoğunluğu en yüksek ve lif özelliklerini bu katman belirliyor. Lifleri birbirine bağlayan orta lamelde ağırlıklı bileşen lignin. Lifler saptan havuzlama ile gevşetildikten sonra mekanik ya da elle ayrılıyor; aktarılan bir çalışmada üç haftaya kadar havuzlama lif dayanımını etkilemedi.

Mekanik ve ısıl özellikler. Aktarılan bir çalışmada en uygun hasat zamanı 114. gün bulundu (ortalama çekme dayanımı 857 MPa, elastik modül 58 GPa); bundan beş gün sonra dayanım %15 düştü. Başka bir çalışmada 100 °C'de 24 saat tutulan liflerin dayanımı yaklaşık %18 arttı, modülü düştü; 200 °C'de lifler kırılganlaştı. Isıl bozunma 150 °C dolayında başlıyor, hemiselüloz ve pektin 260 °C, selüloz 360 °C dolayında ayrışıyor. Aynı çalışmada tek lif dayanımı 277 ± 191 MPa ölçülmüş; sapmanın büyüklüğü lif özelliklerinin değişkenliğini gösteriyor.

Kompozitler ve yüzey işlemleri. Lif suyu seven (hidrofil), polipropilen gibi plastikler sudan kaçan (hidrofob) yapıda olduğundan aradaki bağ zayıf kalıyor; derleme bunun gerilme aktarımını düşürdüğünü yazıyor. Aktarılan sonuçlar: %40 kenevir lifli polipropilene %4 maleik anhidritli polipropilen (MAPP) eklenince çekme dayanımı %49, eğilme dayanımı %38 arttı; korona işlemi çekme dayanımını %32, modülü %30 artırdı; cam lifle hibritleme su emilimini %40 azalttı. Enjeksiyonla kalıplanan kompozitlerde en uygun lif oranı aktarılan çalışmalarda ağırlıkça %40-50 bulundu; bu oranın üstünde lifin dağılımı ve ıslanması bozuluyor.

Kullanım alanları. Derleme tekstil, otomotiv, kompozit, lif levha, ısı ve ses yalıtımı ile lif katkılı betonu sayıyor. Aktarılan bir çalışmaya göre kenevir betonu hücresel betona kıyasla iç ortam nem dalgalanmasını azaltıyor ve enerji tüketimini %45 düşürüyor. Otomobillerde kapı ve gösterge panelleri, motor kapakları ve güneşlikler örnek veriliyor.