황마의 인장 및 열 중량 특성에 대한 화학 처리 및 퓸드 실리카 코팅의 영향 (2023)

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오늘의 자료: 절차

27권 3부,

2020년

, 페이지 2693-2698

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추상적인

섬유 강화 복합 재료에 사용되는 천연 섬유의 기계적 및 열적 특성은 최근 몇 년 동안 중요해졌습니다. 하지만황마 섬유다양한 섬유 강화 복합 재료에서 여러 저자가 사용했지만 코팅된 황마 원사는 완전히 특성화되지 않았습니다. 본 연구는 섬유 강화 복합 재료의 보강재로 사용되는 황마 원사의 인장 및 열 중량 특성에 대한 표면 처리 및 퓸드 실리카 코팅의 효과를 다루고 있습니다. 훈증 실리카는 3000°C 전기 아크에서 증발된 석영 모래의 열분해에 의해 제조됩니다. 황마 섬유는 알칼리로 처리되어 표면 특성을 개선하고소수성. 아세톤과 발연 실리카의 용액을 준비하고 황마 실을 용액에 5분 동안 두어 코팅을 형성합니다. 황마 샘플의 표면 분석은 광학 현미경을 사용하여 수행됩니다. 나노 퓸드 실리카의 평균 입자 크기는 FE-SEM 이미지에서 결정됩니다.TGA황마의 인장시험을 실시한다. 처리, 미처리, 코팅 및 미코팅에 기초한 4개의 황마사 샘플에 대한 비교 분석이 수행됩니다. 궁극의 것으로 밝혀졌다인장 하중및 열중량 특성은 코팅에 의해 크게 영향을 받습니다. 발연 실리카로 코팅된 알칼리 처리 황마는 처리 및 미처리 황마와 비교하여 더 나은 특성을 나타낸다.

소개

섬유 강화 복합재에서 섬유는 주요 하중 관리 재료입니다. 섬유의 특성은 복합재료의 최종 특성에 중요한 역할을 합니다. 따라서 복합 재료의 성능을 예측하고 향상시키기 위해서는 섬유 및 매트릭스와 같은 개별 구성 요소의 열적 및 기계적 특성을 아는 것이 중요합니다. 천연 섬유의 알칼리 처리는 기계적 및 열적 특성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 아마, 사이 잘삼, 황마, 대마 및 야자 섬유가 알칼리 처리로 처리되고 섬유 강화의 인장 강도, 이중 전단 강도, 굴곡 강도, 열 안정성, 충격 강도 및 탄성 계수가 눈에 띄게 향상되는 몇 가지 조사 사례가 있습니다. 합성물 [1], [2], [3], [4], [5]. 5% NaOH가 포함된 황마는 최적의 특성을 제공한다고 보고되었습니다[2]. 화학적으로 처리된 황마 섬유의 열중량 특성은 Pandey et al. [6] 그리고 처리 후 열 안정성이 증가한다는 것을 발견했습니다.

흄드실리카는 석영 모래에서 생산되고 열 안정성이 높은 세라믹이 풍부한 나노분말입니다. 또한 소수성입니다. 면 섬유의 소수성은 소수성 발연 실리카 코팅으로 개선됩니다[7]. 기계적 및 열적 안정화를 개선하기 위해 대나무, 유리, 탄소 및 아마 섬유의 나노 강화 코팅에 의한 표면 개질에 대한 많은 연구가 있습니다[8,9,10]. 대부분의 천연 섬유는 불에 약하며 황마도 그 중 하나입니다. 따라서 내화성으로 만드는 것이 바람직합니다. 황마의 열적 불안정성을 이해하고 열적으로 안정적인 발연 실리카로 코팅하면 난연성을 향상시킬 수 있습니다. 이를 염두에 두고 이에 대한 기본 정보를 수집합니다. 본 논문에서는 알칼리 처리 및 발연 실리카 코팅 황마 원사의 열 분석을 수행했습니다. 발연 실리카 코팅 후 얻은 열 안정성은 열 중량 분석(TGA)에 의해 설명됩니다. 이 결과를 처리되지 않은 황마와 비교했습니다.

섬유는 복합재의 주요 하중 관리 부재이기 때문입니다. 따라서 섬유의 궁극적인 부하 관리 능력을 아는 것이 중요합니다. Ilankeeranet al. [11]은 탄소 및 유리 섬유의 축 방향 인장 특성을 연구했습니다. 원시 사이잘삼 섬유의 인장 및 열중량 특성은 화학적 처리 후 연구되었으며 화학적 처리에 의해 특성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났습니다[12]. 이 연구에서는 간단한 실험 기법을 사용하여 황마의 인장 및 열중량 특성을 특성화했습니다. 테스트는 원사당 50~60개의 필라멘트가 포함된 황마 원사에서 수행됩니다.

섹션 스니펫

황마 섬유

황마는 식물(학명: Corchorus)의 줄기에서 추출한 천연 섬유의 일종입니다. 이 천연 섬유는 생산량이 많고 비용이 저렴합니다. 황마 섬유의 화학 성분은 셀룰로오스 60~62%, 헤미셀룰로오스 20~24%, 리그닌 12~14% 및 기타 1~2%로 표시됩니다[13]. 섬유의 셀룰로오스 함량은 강도와 ​​강성에 영향을 미칩니다. 섬유의 헤미셀룰로오스 함량은 수분 흡수, 열 분해 및 생분해 특성에 영향을 미칩니다. 리그닌 함량

황마의 인장 시험

황마의 4개 샘플 모두에 대한 축 방향 인장 하중은 게이지 길이 25mm에 대해 측정됩니다. 각 샘플에서 10개의 반복을 수행하고 평균 극한 인장 하중을 계산하여 더 나은 결과를 얻습니다. 그림 2는 인장 시험 결과를 보여줍니다. 알카리 처리된 황마(T)에 나노발연실리카(TS)를 코팅하면 극한 인장하중이 17% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 알카리 처리 및 발연 처리 후 극한 인장 하중이 21% 증가합니다.

결론

원시 황마 섬유의 최대 인장 하중은 알칼리 처리 및 발연 실리카 코팅 후 21% 증가합니다. 섬유의 최대 인장 하중이 증가할 뿐만 아니라 발연 실리카 코팅 섬유의 열 안정성도 상당히 증가했습니다. 그러나 처리되지 않은 섬유가 발연 실리카로 코팅된 경우 특성에 상당한 변화가 발견되지 않았습니다. 광학 현미경 이미지에서 알카리 처리가 섬유 표면을 거칠게 만드는 것을 알 수 있습니다. 섬유

경쟁 이해관계 선언

저자는 이 백서에 보고된 작업에 영향을 미칠 수 있는 경쟁적인 금전적 이익이나 개인적인 관계가 없음을 선언합니다.

참조(13)

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인용 (11)

  • 화학 처리된 바나나 섬유의 열중량 분석에 관한 비교 연구

    2023년, 오늘의 재료: 절차

    인용 발췌 :

    위 식을 바탕으로 화이버 네트워크 구조의 수소결합을 파괴하는 화학적 처리를 하여 섬유의 표면 거칠기와 노출되는 셀룰로오스의 양을 증가시킨다. 이 성분 방향은 열중량 분석(TGA)[4,6]을 사용하여 분석할 수 있습니다. TGA는 온도 증가의 함수로서 샘플의 중량 손실을 측정하는 분석 기술입니다.

    천연 섬유는 환경 문제에 대한 해결책인 복합 재료의 우수한 강화제 및 탁월한 특성을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 친수성으로 인해 수분에 노출되면 팽창하고 분해되는 경향이 있습니다. 따라서 폴리머 매트릭스와의 계면 결합이 불량하고 기계적 및 열적 특성이 불량합니다. 섬유의 표면 화학 처리는 섬유 네트워크의 수소 결합을 파괴하여 섬유의 특성을 개선했습니다. 보르네오 섬에서 화학적으로 처리된 세 가지 다른 바나나 섬유에 대한 열중량 분석(TGA)의 효과를 연구하기 위한 조사가 이루어졌습니다. TGA는 열 분석을 수행하는 데 효과적인 기술입니다. 이 기술에서는 분석해야 하는 특정 물질의 질량을 온도와 관련하여 관찰합니다. 얻어진 바나나 섬유를 수산화나트륨(NaOH) 5wt%, 수산화칼륨(KOH) 5wt%, 탄산칼슘(CaCO3) 5wt%로 화학처리하였다.) 24시간 동안. 열중량 분석은 섬유가 처리된 후 개선된 열 안정성을 보여줍니다. 그 외에도 수산화나트륨 처리 바나나 섬유로 열적 안정성이 높으며 다른 처리 바나나 섬유에 비해 중량 손실이 48% 적습니다.

  • 복합재료 성능 향상을 위한 티모호 섬유 코팅 적용

    2022, 엔지니어링 결과

    인용 발췌 :

    천연섬유 복합재료는 대체소재로 많이 사용되고 있으며, 그 함량이 풍부하고 환경친화적이며 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있다. 복합 재료 특성은 매트릭스 특성, 보강재로서의 섬유/필러 및 계면 매트릭스 보강재에 따라 달라집니다[1] [-] [3]. 천연섬유 복합재료의 성능을 향상시키기 위해 천연섬유 표면 개질이 이루어지고 있다[4,5].

    AESO(Acrylated Epoxidized Soybean Oil) 폴리머와 에폭시 복합재는 보강재로 특히 자동차 구조에서 티모호 섬유(TF)를 코팅하는 데 널리 사용되었습니다. 이 연구는 천연 섬유와 매트릭스의 상용성을 개선하기 위해 폴리머 코팅으로 섬유 표면 처리의 효과를 조사합니다. 복합 재료는 폴리머 코팅이 있거나 없는 다양한 티모호 섬유 처리로 만들어집니다. 결과는 NaOH와 폴리머 코팅을 사용하여 섬유를 처리하면 수분 흡착과 팽윤성이 감소한다는 것을 보여주었습니다. 알칼리성 및 폴리머 코팅을 한 TF 복합재는 가장 낮은 수분 흡수율(12.15%)과 팽윤성(3.86%)을 보였습니다. 복합 섬유에 대한 폴리머 코팅 처리는 열 안정성을 높였습니다. 그러나 AESO 폴리머 코팅은 기계적 특성에 큰 영향을 미치지 않았습니다. SEM 결과는 복합재 표면과 섬유 중합체 코팅의 형태가 매트릭스 에폭시와 TF 사이에 양호한 경계면을 가짐을 보여주었습니다.

  • BaO-MgO[sbnd]Nb2O5계 하이큐 세라믹의 구조 및 유전특성 연구

    2022, 재료 연구 게시판

    인용 발췌 :

    퓸드 실리카는 비표면적이 큰 무정형 실리카의 일종입니다. 생물학적 재료, 코팅 재료 및 기타 산업 재료에 널리 사용됩니다[13,14]. 그러나 어떤 연구원도 마이크로웨이브 유전 물질의 특성에 대한 발연 실리카의 영향을 연구하지 않았습니다.

    Ba(Mg1/3주의2/3)영형다양한 양의 발연 실리카를 사용하여 세라믹을 제조하고 결정 구조, 포논 모드 및 마이크로웨이브 유전 특성을 조사했습니다. 그 결과, 세라믹에 0.16 mol%의 탄산마그네슘 사수화물과 소량의 퓸드실리카를 첨가하였을 때 세라믹의 유전율이 다른 Ba(Mg1/3주의2/3)영형기반 세라믹 재료, 그리고Q×f값이 크게 증가했습니다. 라만 스펙트럼은 E의 반값에서 전체 폭이g(Nb) 및 A1g(Nb)는 주문 매개변수의 변동 추세와 반대였습니다.에스그리고Q×f가치. 최적의 유전 특성,이자형아르 자형=25.17,Q×f=114,565GHz(6.8GHz에서) 및에프=0.82ppm/°C는엑스=0.6wt.% 1560°C에서 10시간 소결.

  • 친환경 합성물에서 보강재로서의 Timoho 섬유의 특성

    2021, 재료 연구 및 기술 저널

    인용 발췌 :

    TGA(TGA-1 Metler Toledo) 기기를 사용하여 다양한 온도에서 질량 샘플 안정성을 관찰했습니다[22]. TF 샘플의 무게는 25mg이고 길이는 10mm입니다[23]. 샘플을 주위 온도에서 500°C(질소 대기 하)로 가열했습니다.

    합성 섬유는 대부분의 천연 섬유보다 내구성이 높지만 생분해되지 않는 특성을 가지고 있습니다. 녹색 복합재와 같은 생분해성 섬유는 보다 환경 친화적이고 가용성이 높기 때문에 난분해성 합성 섬유의 잠재적인 대체재로 부상하고 있습니다. 천연 섬유는 가벼운 제품과 우수한 기계적 특성을 가져오는 공학적 결과입니다. 그들은 거대한 규모의 복합 구조로서 녹색 섬유를 강화하는 데 어려움을 겪습니다. 본 연구에서는 친환경 복합재 제조에 보강재로 Timoho Fiber(TF)를 소개한다. TF는 동일한 침지 시간으로 다양한 수산화나트륨(NaOH) 농도로 처리되었습니다. TF를 NaOH로 처리한 후 색상 변경이 있었습니다. TF 색상이 더 밝아졌습니다. 열 저항 값은 알칼리 처리 후 두께 값에 반비례하였다. NaOH 농도가 증가함에 따라 TF 밀도와 내열성은 증가한 반면 TF 두께는 감소하였다. 가장 좋은 결정도 지수와 셀룰로오스 함량은 9% NaOH에서 얻어졌다. 마찬가지로, 무처리 TF의 인장 강도는 알칼리 처리 9%에서 상당한 증가(555.26%)를 경험했습니다. FTIR(Fourier-transform Infrared Spectroscopy) 테스트 결과 알칼리 처리가 헤미셀룰로오스 함량, 불순물 및 과도한 수분 흡수를 제거했음을 확인했습니다. 처리된 TF의 표면은 거칠어졌다. 에칭된 표면은 SEM 이미지에 표시된 대로 매트릭스와 맞물리는 것을 나타냅니다. TF에 대한 NaOH의 긍정적인 처리 효과는 합성 섬유의 사용을 줄이기 위한 친환경 복합재 보강재로서의 TF의 잠재력을 보여줍니다.

  • 황마에 대한 부가 가치: 황마 다양화에 대한 리그닌의 인위적 감소 효과 평가

    2021년, 헬리온

    황마에 풍부한 리그닌을 배경으로, 본 연구의 주요 초점은 산업 응용을 위해 고급 세대에 걸쳐 4개의 탈리그닌화된 황마 계통(4개의 리그닌 생합성 유전자가 개별적으로 하향 조절됨)의 품질 평가를 수행하는 것이었습니다. 이를 위해 형질전환 계통을 7개로 발전시켰다.(COMT 및 C4H 라인) 및 5(C3H 및 F5H 계열) 세대를 변화시켰습니다. 결과는 대조군에 비해 전체 줄기에서 산 불용성 리그닌이 약 16-25% 감소하고 4개의 모든 형질전환 계통에서 섬유소 리그닌 함량이 13-14% 감소한 것으로 나타났습니다. 변경된 리그닌 구성으로 인해 셀룰로오스 함량이 3-6% 증가하고 포도당의 효소 방출이 약간 개선되었습니다. 리그닌 감소는 주사전자현미경을 통해 관찰된 바와 같이 트랜스제닉 라인에서 밑에 있는 피브릴의 노출을 초래한 반면, 대조군 섬유에서는 식별할 수 없었다. 또한, 기계적 특성 분석은 형태학적 변형이 없는 대조구와 거의 유사하게 나타납니다. 트랜스제닉 라인의 황마 섬유는 경제적 관점에서 엄청난 비용 효율적인 의미를 제공합니다.

  • 양방향 황마-케블라 하이브리드 나노복합재의 층간 파괴 거동에 대한 발연 실리카 나노필러 및 적층 순서의 영향

    2021, 고분자 테스트

    인용 발췌 :

    천연 섬유(황마) 표면의 알칼리 처리는 복합체의 소수성과 에폭시와의 표면 접착력을 향상시키기 위해 수행됩니다[40,41]. 알칼리 처리를 위해 황마 섬유를 실온에서 1시간 동안 5% NaOH 용액에 담급니다[42-44]. 섬유는 NaOH 용액에서 제거하고 증류수로 철저히 세척합니다.

    본 연구는 Jute-Kevlar 하이브리드 나노복합재의 층간 파괴 특성에 대한 나노필러 함량 및 적층 순서의 영향을 조사하는 것을 목표로 합니다. 모드 I 및 모드 II 층간 파괴 특성은 이중 캔틸레버 빔(DCB) 및 끝 노치 굴곡(ENF) 테스트 샘플로 특징지어집니다. 양방향 황마(J) 및 케블러(K) 직물이 보강재로 사용됩니다. Nanoscaled fumed silica는 필러 보강재로 사용됩니다. 다양한 적층 순서로 13가지 유형의 복합재가 준비됩니다(예: Jute-Jute-Jute-Jute[JJJJ], Jute-Kevlar-Kevlar-Jute[JKKJ], Kevlar-Jute-Jute-Kevlar[KJJK] 및 Kevlar-Jute) Kevlar-Kevlar-Kevlar[KKKK]) 및 4개의 나노필러 중량 분율(즉, 0%, 1.5%, 3% 및 4.5%). Interlaminar Fiber Bridging과 Interlaminar Friction이 각각 Mode I과 Mode II 파괴 인성에 영향을 미치는 핵심 요소임을 알 수 있습니다. 나노필러의 존재는 복합재의 파괴 인성에 영향을 미치는 주요 요인을 강화하는 데 중요한 역할을 합니다. 모드 II 파괴 인성에서 눈에 띄는 개선이 발견되었습니다. 3% 퓸드 실리카(JKKJ-3)가 포함된 복합 적층 시퀀스 JKKJ는 최대 모드 II 파괴 인성(951J/m2), 케블러 섬유강화 복합레진(694J/m)보다 37% 이상2) (KKKK-0). 섬유 풀아웃, 강화된 매트릭스 영역 및 섬유를 감싸는 나노필러의 결과로 매트릭스 찢어짐의 증거는 파단된 표면의 광학 현미경 이미지에서 알 수 있습니다.

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추천 기사 (6)

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    연마 입자의 열역학적 피로

    Procedia Engineering, 206권, 2017, pp. 1044-1048

    이 기사에는 단일 연마 입자가 있는 다양한 재료의 intp 미세 절단 공정 연구 결과가 포함되어 있습니다. 연구는 별도의 연마 입자를 설정하고 미세 절단을 할 수 있는 특수 장치가 설치된 평면 연삭기에 대해 수행되었습니다. 연구 중에 변화하는 요인 중 하나는 처리된 샘플의 온도입니다. 가스 버너를 사용하여 샘플의 다른 온도를 달성했습니다. 연구 결과 가공 모드와 재료 유형의 각 조합과 분쇄 샘플의 온도로 인한 변화에 대한 열역학적 피로 계수를 정의할 수 있었습니다. 결과는 연마 도구의 작업 능력과 관련하여 다양한 기술 조건에서 효과적인 연삭 작업을 계획하는 방법론을 개발하는 데 도움이 될 것입니다.

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    오늘의 자료: 절차, 27권, 3부, 2020, pp. 2688-2692

    본 연구는 일정 기간 동안 마찰 계수의 변화를 이해하는 데 중점을 둡니다. 다양한 미끄럼 주기에서 마찰 계수는 잘 제어된 미끄럼 실험에서 기록되었습니다. 마찰 시험은 알루미늄 합금(Al 6061 및 Al 6082)을 사용하여 10N 일정한 수직 하중과 1.5m/s의 슬라이딩 속도에서 수행되었습니다. 인터페이스에서 접촉 견인력에 대한 마찰 계수의 영향을 이해하기 위해 자세한 마찰 결과가 제시되고 논의되었습니다. 얻은 마찰 결과는 왕복 슬라이딩 실험이 수행된 문헌에 언급된 결과와 비교됩니다. 이 비교에서 마찰 시험이 Pin on Disc 설정을 사용하여 수행될 때 산화물 및 질화물 층의 형성이 지배적이라는 결론.

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    Carbohydrate Polymers, 134권, 2015, pp. 429-437

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    첨단 다층 복합재료의 비교 구조 분석

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  • 연구 자료

    경량 구조 적용을 위한 완전 바이오 기반 농업 폐기물 대두 줄기 섬유 강화 바이오 에폭시 복합재: 표면 개질 기술의 영향

    건설 및 건축 자재, 303권, 2021, 기사 124509

    오늘날 세계는 오염을 방지하기 위해 합성 재료의 사용을 줄이고 대체하기 위해 보다 지속 가능하고 친환경적인 재료가 필요합니다. 이와 관련하여 대두 재배 후의 농업 폐기물은 지속 가능한 원료 자원으로 확인되었으며 폴리머 매트릭스의 보강재로 사용될 수 있습니다. 현재 연구는 농업 폐기물 대두 줄기 섬유 및 그 합성물의 표면 변형 효과에 초점을 맞추고 있습니다. 섬유를 수집하고, 세척하고, 처리하고, 화학적 처리를 했습니다. 화학적 분석은 처리되지 않은 섬유와 비교했을 때 대두 섬유에서 셀룰로오스 %의 증가된 비율을 보여주었습니다. 실란 처리는 대두 섬유의 열 안정성을 향상시켰고 실란 처리 복합재의 열팽창 계수를 감소시켰습니다. X-선 회절 시험 결과 옥살산 처리로 인해 결정 지수가 22.57% 증가한 것으로 나타났다. 화학 처리는 또한 개발된 복합 재료의 수분 흡수 특성에 직접적인 영향을 미치는 대두 섬유의 결정 크기에 영향을 미쳤습니다. 합성물의 기계적 성능은 ASTM에 따라 인장, 굴곡, 충격 및 층간 전단 강도를 통해 평가됩니다. 복합재에서 실란 처리된 섬유는 미처리 및 기타 화학 처리에 비해 더 나은 기계적 성능을 보여주었습니다. 그러나 옥살산 처리는 전통적인 NaOH 처리와 비교할 때 더 나은 기계적 성능을 보였다. 습윤성 특성의 증가는 복합재의 기계적 강도 및 방수 특성에 영향을 미쳤습니다. 전체 결과에 따르면 대두 줄기 섬유에 대한 실란 처리가 원시 섬유와 비교할 때 옥살산 및 알칼리 처리가 가장 좋은 성능을 나타냈습니다. 그 결과, 농업폐기물 대두섬유는 경량 구조 적용을 위한 폴리머 매트릭스의 보강재로 사용할 수 있는 지속 가능하고 재생 가능한 원료 자원이라는 것이 관찰되었습니다.

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Author: Aracelis Kilback

Last Updated: 10/03/2023

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