Ara⌘K TR

Karşılaştırma · KF-KAR-026

Kenevirli PLA ve cam elyaflı polipropilen: aynı lif yükünde kenevir daha rijit

Cam elyafıyla güçlendirilmiş polipropilen, otomotiv ve ev eşyası parçalarında yaygın bir malzemedir. İspanya'daki Girona Üniversitesi, bitkisel kaynaklı PLA plastiğini kenevir lifiyle güçlendirdi ve rijitliği aynı lif yükünde cam elyaflı plastiklerle karşılaştırdı. Uyumlaştırıcı ya da bağlayıcı katkı bilinçli olarak kullanılmadı.

Biyokompozit

PLA + kenevir

Bitkisel kaynaklı PLA plastiği; ağırlıkça %30'a kadar işlenmemiş kenevir demeti ya da soda ile ağartılmış kenevir lifi. Uyumlaştırıcı yok.

Yaygın kompozit

Cam elyaflı polipropilen

Aynı lif yükünde cam elyafıyla güçlendirilmiş polipropilen.

Üst sınır

PLA + cam elyafı

Aynı PLA matrisi, aynı lif yükünde cam elyafı.

Kısa cevap

Rijitlik: ağırlıkça %30 lifte PLA + ağartılmış kenevir lifi 7,6 GPa'ya, PLA + işlenmemiş kenevir demetleri 6,9 GPa'ya çıktı; cam elyaflı polipropilen 5,7 GPa. PLA + cam elyafı 9,8 GPa ile en rijit malzeme. Doğrusal artış: ağırlıkça %30'a kadar modül lif hacim oranıyla doğrusal arttı. Takviye verimi: ağartılmış kenevir lifinin kendi modülü cam elyafından düşük olsa da karışım kuralına göre takviye verimliliği daha yüksek bulundu. Kırılganlık: PLA/kenevirin en düşük kopma uzaması %2,0, cam elyaflı polipropileninki %4,4.

Önce bu

Değerler neden birbiriyle karşılaştırılamaz

Değerler tek çalışmadan gelir ve aynı lif yükünde (ağırlıkça %30) ölçüldü. Karşılaştırma çekme modülü üzerinedir; yorulma, nem alma ve uzun süreli davranış kapsam dışıdır. Bu arşivde çalışmanın özeti okundu.

Rijitlik: kenevirli PLA cam elyaflı polipropilenin önünde

İşlenmemiş demetler ve ağartılmış lif, karıştırma, iki kez ekstrüzyon, öğütme ve enjeksiyon kalıplamayla PLA'ya katıldı. Ağırlıkça %30'a kadar çekme modülü lif hacim oranıyla doğrusal arttı. Ağartılmış lif 7,6 GPa'ya, işlenmemiş demetler 6,9 GPa'ya ulaştı; fark istatistik olarak anlamlı çıkmadı (p = 0,1).

Aynı lif yükünde iki kenevirli malzeme de cam elyaflı polipropilenden (5,7 GPa) daha rijitti. PLA/cam elyafı 9,8 GPa ile hepsinin önünde kaldı.

Takviye verimi

Her fazın katkısı Hirsch ve Tsai-Pagano modelleriyle çözümlendi. Çalışma, ağartılmış kenevir lifinin kendi çekme modülü cam elyafından düşük olsa bile karışım kuralına göre takviye verimliliğinin daha yüksek olduğunu bildiriyor. Ağartılmış lifli kompozitler kopmada daha çok uzadı.

Kırılganlık: cam elyaflı polipropilen önde

Rijitlik üstünlüğü kırılganlıkla birlikte geliyor: PLA/kenevir kompozitlerin en düşük kopma uzaması %2,0, cam elyaflı polipropilenin %4,4. Darbe alan parçalarda bu fark belirleyicidir. Darbe dayanımında kenevirin keten karşısındaki durumu için kenevir-keten kompozit karşılaştırmasına bakılabilir.

Çekme modülü (ağırlıkça %30 lif)

Aynı çalışma, aynı lif yükü.

Young modülü
PLA + cam elyafı 9,8
PLA + ağartılmış kenevir 7,6
PLA + işlenmemiş kenevir 6,9
Cam elyaflı polipropilen 5,7
09,8 GPa

Çubuklar yukarıdaki tablonun “Young modülü (GPa)” kolonundan ölçeklenmiştir; ayrı bir veri kaynağı kullanılmaz. En uzun çubuk tablodaki en yüksek değere karşılık gelir.

MalzemeYoung modülü (GPa)
PLA + cam elyafı9,8
PLA + ağartılmış kenevir7,6
PLA + işlenmemiş kenevir6,9
Cam elyaflı polipropilen5,7
Tablo 1 — tek çalışmadan, doğrudan karşılaştırılabilirPolymers 15(13): 2960 2023, Sonuçlar

Kopma uzaması (en düşük değer)

Yüksek değer daha az kırılgan demektir.

MalzemeKopma uzaması
PLA / kenevir%2,0
Cam elyaflı polipropilen%4,4
Tablo 2 — tek çalışmadan, doğrudan karşılaştırılabilirPolymers 15(13): 2960 2023, Sonuçlar

Hangi durumda hangisi

Parça rijit olmalı, cam elyafı istenmiyor

PLA + kenevir

7,6 GPa'ya kadar; cam elyaflı polipropilen 5,7 GPa.

En yüksek rijitlik

PLA + cam elyafı

9,8 GPa ile çalışmadaki en rijit malzeme.

Parça darbe ve eğilmeye maruz

Cam elyaflı polipropilen

Kopma uzaması %4,4; PLA/kenevirde en düşük %2,0.

Sık sorulan sorular

Kenevir lifi cam elyafının yerini alabilir mi?

Rijitlikte kısmen: bu çalışmada aynı lif yükünde PLA/kenevir, cam elyaflı polipropilenden daha rijit, PLA/cam elyafından daha az rijit çıktı. Kopma uzaması ise cam elyaflı polipropilende daha yüksekti.

Kenevir lifini ağartmak gerekli mi?

Ağartılmış lif 7,6, işlenmemiş demet 6,9 GPa verdi; fark istatistik olarak anlamlı değildi (p = 0,1). Ağartılmış lifli kompozitler kopmada daha çok uzadı.

Kaynaklar

  1. Aguado, R. J., Bastida, G. A., Espinach, F. X., Llorens, J., Tarrés, Q., Delgado-Aguilar, M., Mutjé, P. (2023). Comparative Study on the Stiffness of Poly(lactic acid) Reinforced with Untreated and Bleached Hemp Fibers. Polymers 15(13): 2960 · doi:10.3390/polym15132960

Bu sayfanın kapsamı

Tek çalışma; karşılaştırma çekme modülü üzerinedir. Yorulma, nem alma, darbe ve uzun süreli davranış ölçülmedi. Uyumlaştırıcı kullanılmadı; ticari formülasyonlarda değerler farklı olabilir. Bu arşivde özet okundu.

İlgili sayfalar