Improving the mechanical performance of PLA composites with natural, man-made cellulose and glass fibers — a comparison to PP counterparts

A. Jaszkiewicz; A. K. Bledzki; P. Franciszczak

Data publikacji : 2013-06-30

Tom 58 Nr 6 (2013)

Improving the mechanical performance of PLA composites with natural, man-made cellulose and glass fibers — a comparison to PP counterparts

A. Jaszkiewicz A. K. Bledzki P. Franciszczak

Abstrakt

W artykule zaprezentowano biokompozyty do zastosowań technicznych, charakteryzujące się właściwościami pozwalającymi na zastąpienie nimi klasycznych kompozytów polipropylen/włókno szklane (PP/GF) i spełniających następujące warunki: zarówno wzmocnienie, jak i osnowa są pochodzenia naturalnego, kompozyt ma mały ciężar właściwy, a jednocześnie zachowuje korzystne właściwości mechaniczne. W charakterze wzmocnienia zastosowano włókna abaki oraz regenerowanej celulozy (Cell). Polilaktyd PLA posłużył jako osnowa kompozytu termoplastycznego, w całości wytworzonego z surowców pozyskiwanych ze źródeł odnawialnych. W celach porównawczych otrzymano kompozyty na bazie surowca petrochemicznego — polipropylenu (PP), a także kompozyty na osnowie PLA wzmocnione włóknem szklanym (GF). Ponadto, za pomocą odpowiednich dodatków modyfikowano warstwę graniczną włókno/osnowa. Szczegółowa ocena właściwości mechanicznych, wykraczająca poza standardowe badania quasi-statyczne w kierunku analizy mikromechaniki pękania oraz mikrostruktury, pozwoliła na oszacowanie cech użytkowych opracowanych biokompozytów. Wyniki badań udarnościowych i odkształcalności kompozytu PLA/Cell wskazują, że materiały takie dorównują, a w zakresie właściwości quasi-statycznych znacznie przewyższają PP/GF. Modyfikowane powierzchniowo włókna celulozowe wpływają na znaczne zwiększenie odporności PLA na kruche pękanie, umożliwiając tym samym zastosowanie tego biopolimeru do produkcji tworzyw konstrukcyjnych. Udarność z karbem kompozytów PLA/Cell osiąga wyraźnie większe wartości niż w przypadku analogów na osnowie PP. Dodatek włókien abaki wpływa na poprawę sztywności PLA, ale w niewielkim tylko stopniu zmienia właściwości wytrzymałościowe i odporność na kruche pękanie.

Słowa kluczowe

biokompozyt ; włókna naturalne ; regenerowana celuloza ; włókno szklane ; polilaktyd ; polipropylen biocomposites ; natural fiber ; man-made cellulose ; glass fiber ; polylactide ; polypropylene

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Jaszkiewicz, A., Bledzki, A. K., & Franciszczak, P. (2013). Improving the mechanical performance of PLA composites with natural, man-made cellulose and glass fibers — a comparison to PP counterparts. Polimery, 58(6), 435-442. Pobrano z http://ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/749

Bibliografia

Bledzki A. K., Faruk O., Sperber V. E.: Macromol. Mater. Eng. 2006, 291, 449.

2. Bledzki A. K., Jaszkiewicz A., Scherzer D.: Bioplastics Magazine 2008, 3(02), 12.

3. Bledzki A. K., Jaszkiewicz A., Murr M., Sperber V. E.: „Processing techniques for natural- and wood-fibre composites” in „Properties and performance of natural-fibre composites”(Ed. Pickering K. L.),Woodhead Publishing Ltd, Cambridge 2008, pp. 163—192.

4. Jaszkiewicz A.: „Gegenüberstellung von biobasierten Polylactid- und Polypropylen-Compositen — Funktionsadditive, Cellulose- und Glasfasern, Prozessführung”, Kassel2011, ISBN 978-83-7815-404-4.

5. Kozlowski R., Wladyka-Przybylak M., Kicinska Jakubowska A.: „State of art in the research on natural fibres and their properties used in composites”, in Proc.: 7th Global WPC and Natural Fibre Composites Congress, June 18—19, 2008, Kassel, Germany.

6. Scherübl B.: „An Innovative Composite Solution in the New Mercedes A Class — A Successful Story about the Natural Fibre ABACA”, 6th Global Wood and Natural Fibre Composites Symposium, April 5—6, 2006, Kassel/Germany.

7. Klemm D., Heublein B., Fink H.-P., Bohn A.: „Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material”, Angewandte Chemie International 2005, 44, pp. 3358—3393.

8. N/N: Rohstoffe im Wandel, Positionspapier von DECHEMA, GDCh, DGMK, VCI, Frankfurt, 2010.

9. Hafellner R., Pichler M., Wörndle R., Steinbichler G.: Kunststoffe 2000, 90(3), 44.

10. Bürkle E., Sieverding M., Mitzler J.: Kunststoffe 2003, 93(3), 47.

11. Plackett D.: J. Polym. Environ. 2004, 12(3), 131.

12. Bax B., Müssig J.: Compos. Sci. Technol. 2008, 68(7—8), 1601.

13. Fink H.-P., Ganster J.: „Novel Commodity Composites with Man-Made Cellulose Fibres”, Konferenzmaterialien: 6th Global Wood and Natural Fibre Composites Symposium, April 05—06, 2006, Kassel, Germany.

14. Fink H.-P., Ganster J.: „Novel Thermoplastic Composites from Commodity Polymers and Man-Made Cellulose Fibres”, Macromolecular Symposia 244, 2006, 1, pp. 107—118.

15. Ganster J., Fink H.-P.: Cellulose 2006, 13(3), 271.

16. Einsidel R., Uihlein K., Ganster J., Rihm R.: „Cordenka Reinforced PLA—Advanced Bio-Derived Composite Material”, Konferenzmaterialien: Annual Technical Conference, May 16—20 2010, Orlando, FL, USA.

17. Jaszkiewicz A., Bledzki A. K.: Polimery 2008, 53, 564.

18. Schoßig M., Grellmann W., Mecklenburg T.: J. Appl. Polym. Sci. 2010, 115(4), 2093.

19. Bledzki A. K., Jaszkiewicz A., Scherzer D.: Composites Part A 2009, 40(4), 404.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 309

PDF Downloads : 155