بررسی تجربی مدول الاستیسیته یک بیوکامپوزیت الیاف نارگیل تقویت شده با نانو پودر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

امروزه استفاده از مواد جدید با خواص مطلوب و در عین حال کاهش تاثیرات نامطلوب زیست‌محیطی و هزینه‌ى تولید به یکی از مهمترین مباحت در صنعت تبدیل شده است. تاکنون کامپوزیت‌های الیاف طبیعی بیشتر کاربردهای غیرسازه‌ای داشته‌اند. در این راستا، این مقاله به بررسی بیوکامپوزیت‌ تقویت‌شده با نانو پودر پرداخته است تا با افزودن درصد کمی نانو پودر خواص بهتری به دست آید. بدین منظور چهار فاکتور وزن الیاف، درصد وزنی نانوپودر، نوع نانو پودر و همچنین درصد وزنی سدیم‌هیدروکسید در بهبود قلیایی الیاف، هر کدام در دو سطح متفاوت در طراحی آزمایش به روش تاگوچی در نظر گرفته شد و هشت نمونه بر این اساس و با توجه به استاندارد ASTM-D3039 ساخته شد و تحت تست کشش قرار گرفت. تاثیر این چهار فاکتور بر روی مدول الاستیک به عنوان خروجی، توسط روش تاگوچی و همچنین آنالیز واریانس بررسی شد و در هر دو روش به ترتیب پارامترهای درصد وزنی نانو پودر، نوع نانوپودر، وزن الیاف و درصد وزنی سدیم‌هیدروکسید در بهبود به عنوان پارامترهای تاثیرگذار تعیین شده‌اند و هر دو روش کاملا همدیگر را تصدیق می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


[1]           Rowell R. M., Han J. S., and Rowell J. S., Characterization and Factors Effecting Fiber Properties, Natural Polymers and Agro fibers composite, pp. 115-134, 2000.
[2]           Deepak K., Reddy N. S., and Naidu T. V. S., Thermosetting Polymer and Nano Clay Based Natural Fiber Bio- Composites, Procedia Materials Science, Vol. 10, pp. 626-631, // 2015.
[3]           Mir S. S., Nafsin N., Hasan M., Hasan N., and A. Hassan, "Improvement of physico-mechanical properties of coir-polypropylene biocomposites by fiber chemical treatment," Materials & Design, Vol. 52, pp. 251-257, 12// 2013.
[4]           Hbib M., Guessasma S., Bassir D., and Benseddiq N., Interfacial damage in biopolymer composites reinforced using hemp fibres: Finite element simulation and experimental investigation, Composites Science and Technology, Vol. 71, pp. 1419-1426, 7/28/ 2011.
[5]           A. Shabbar, The study of natural composite I-beam in three point bending test, BS, Aerospace Engineering Department, California polytechnic state university, 2012.
[6]           Ihueze C. C., Okafor C. E., and Okoye C. I., Natural fiber composite design and characterization for limit stress prediction in multiaxial stress state, Journal of King Saud University - Engineering Sciences, Vol. 27, pp. 193-206, 7// 2015.
[7]           Lu N.and Oza S., A comparative study of the mechanical properties of hemp fiber with virgin and recycled high density polyethylene matrix, Composites Part B: Engineering, Vol. 45, pp. 1651-1656, 2// 2013.
[8]           Asasutjarit C., Charoenvai S., Hirunlabh J., and J. Khedari, "Materials and mechanical properties of pretreated coir-based green composites, Composites Part B: Engineering, Vol. 40, pp. 633-637, 10// 2009.
[9]           Nam T. H., Ogihara S., and Kobayashi S., Interfacial, mechanical and thermal properties of coir-fiber-reinforced poly(lactic acid) biodegradable composites, Advanced Composite Materials, Vol. 21, pp. 103-122, 2012.
[10]         Nam T. H., Ogihara S., Tung N. H., and Kobayashi S., Effect of alkali treatment on interfacial and mechanical properties of coir fiber reinforced poly(butylene succinate) biodegradable composites, Composites Part B: Engineering, Vol. 42, pp. 1648-1656, 9// 2011.
[11]              Lai C. Y., Sapuan S. M., Ahmad M., Yahya N., and Dahlan K. Z. H. M., Mechanical and Electrical Properties of Coconut Coir Fiber-Reinforced Polypropylene Composites, Polymer-Plastics Technology and Engineering, Vol. 44, pp. 619-632, 2005.
[12]         Jayabal S. and Natarajan U., Influence of fiber parameters on tensile, flexural, and impact properties of nonwoven coir–polyester composites, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 54, pp. 639-648, 2011.
[13]         Lomelí Ramírez M. G., Satyanarayana K. G., Iwakiri S., de Muniz G. B., Tanobe V., and Flores-Sahagun T. S., Study of the properties of biocomposites. Part I. Cassava starch-green coir fibers from Brazil, Carbohydrate Polymers, Vol. 86, pp. 1712-1722, 10/15/ 2011.
[14]         Nam T. H., Ogihara S., Tung N. H., and Kobayashi S., Effect of alkali treatment on interfacial and mechanical properties of coir fiber reinforced poly(butylene succinate) biodegradable composites, Composites Part B: Engineering, Vol. 42, pp. 1648-1656, 9// 2011.
[15]         Yousif B. F. and Ku H., Suitability of using coir fiber/polymeric composite for the design of liquid storage tanks, Materials & Design, vol. 36, pp. 847-853, 4// 2012.
[16]         Islam M. S., Hasbullah N. A. B., Hasan M., Talib Z. A., Jawaid M., and Haafiz M. K. M., Physical, mechanical and biodegradable properties of kenaf/coir hybrid fiber reinforced polymer nanocomposites, Materials Today Communications, Vol. 4, pp. 69-76, 9// 2015.
[17]         Gu H., Tensile behaviours of the coir fibre and related composites after NaOH treatment, Materials & Design, vol. 30, pp. 3931-3934, 10// 2009.
[18]         Andic-Cakir O., Sarikanat M., Tufekci H. B., Demirci C. and Erdigan U. H., Physical and mechanical properties of randomly oriented coir fiber–cementitiouscomposites, Composites Part B: Engineering, Vol. 61, pp. 49-54, 5// 2014.
[19]         Chowdary M., Kumar M.N.,  Effect of nanoclay on the mechanical properties of polyester and s-glass fiber, IJAST Int. J. Adv. Sci. Technol.Vol. 74, pp. 35-42,// 2015.