ФОРМУВАННЯ ГЛЮТИНОВИХ БІОКОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ, НАПОВНЕНИХ ПОДРІБНЕНИМИ СТЕБЛАМИ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-166-1-65-71Ключові слова:
режим термічної обробки, біополімерна матриця, фракція, вологість, ступінь підсушування, міцність на стисканняАнотація
Проаналізовано результати впливу температурно-часових параметрів термічної обробки на міцність на стискання біокомпозитних матеріалів, композиції яких підсушували для регулювання вмісту вологості. Формування зразків відбувалося шляхом пресування підготовленої композиції з фіксованим вмістом вологості на основі водного розчину глютину та подрібнених стебел зернових культур. Надлишковий вміст вологості в композиції зменшували за рахунок обробки в тепловому полі за температури 50…60 °С протягом 20…30 хв. Основну термічну обробку проводили для пресованої композиції в прес-формі з фіксованим закріпленням пуансонів для уникнення пружної післядії за температури 150 °С протягом 30 хв з проміжним застосуванням додаткового стискання біокомпозитного матеріалу для ущільнення пористої структури, що утворюється в результаті випаровування води під впливом теплового поля. Вищу міцність на стискання мають біокомпозитні матеріали, що містять частинки стебел зернових культур з розміром фракції 0,5 мм за рахунок вищої здатності до ущільнення композиції. Визначено підвищення міцності біокомпозитних матеріалів у випадку оптимального видалення залишків води в кількості 20 % під час попередньої термічної обробки. Найвищу міцність на стискання мають біокомпозитні матеріали в результаті додаткової термічної обробки за температури 50 °С протягом 4 год, в результаті чого відбувається повільне видалення молекул води та формування жорсткого каркасу біополімерної матриці з максимальною кількістю фізико-хімічних звʼязків між компонентами. Підвищення температури додаткової термічної обробки до 100 °С за умови зменшення тривалості витримки в тепловому полі до 3 год знижує межу міцності на стискання через деформацію ланцюгів макромолекул біополімерної матриці та часткового руйнування фізико-хімічних зв’язків. Розроблені біокомпозитні матеріали доцільно використовувати для виготовлення пакувальних елементів та тари.
Посилання
B. H. Lee, H. J Kim, and W. R. Yu, “Fabrication of Long and Discontinuous Natural Fiber Reinforced Polypropylene Biocomposites and their Mechanical Properties,” Fiber and Polymers, vol. 10, pp. 83-90, 2009.
X. Li, S. Panigrahi, and L. G. Tabil, “A Study on Flax Fiber-Reinforced Polyethylene Biocomposites,” Applied Engineering in Agriculture, vol. 25, pp. 525-531, 2009.
G. S. Mann, L. P. Singh, and P. Kumar, “Green Composites, ” A Review of Processing Technologies and Recent Applications, vol. 33, no. 8, pp. 1017-1171, 2018.
M. R. Sanjay, G. R. Arpitha, L. L. Naik, K. Gopalakrishna, and B. Yogesha, “Experimental Investigation on Mechanical Properties of Hemp/E-Glass Fabric Reinforced Polyester Hybrid Composites,” Journal of Materials and Engineering Structures, vol. 3, no. 3, pp. 117-128, 2016.
A. Pizzi, A. N. Papadopoulos, and F. Policardi, “Wood Composites and Their Polymer Binders,” Polymers (Basel), no. 12 (5), pp. 1115, May, 2020.
О. Л. Садова, В. П. Кашицький, М. Д. Мельничук, О. О. Смолянкін, і С. В. Мисковець, «Дослідження властивостей біокомпозитів, наповнених високодисперним порошком крохмалю,» Наукові нотатки, № 70, с. 35-42, 2020.
A. G. Facca, M. T. Kortschot, and N. Yan, “Predicting the Tensile Strength Of Natural Fiber Reinforced Thermoplastics,” Composites Science and Technology, vol. 67, pp. 2454-2466, 2007.
A. G. Facca, M. T. Kortschot, and N. Yan, “Predicting the Elastic Modulus of Natural Fiber Reinforced Thermoplastics, Composites,” Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 37, pp.1660-1671, 2007.
R. Hu, and J. K. Lim, “Fabrication and Mechanical Properties of Completely Biodegradable Hemp Fiber Reinforced Polylactic Acid Composites,” Journal of Composite Materials, vol. 41, pp. 1655-1669, 2007.
K. M. Bhat, J. Rajagopalan, R. Mallikarjunaiah, N. N. Rao and A. Sharma, Eco-Friendly and Biodegradable Green Composites, 2021.
A. Kaushik, M. Singh, and G. Verma, “Green nanocomposites based on thermoplastic starch and steam exploded cellulose nanofibrils from wheat straw,” Carbohydr. Polym., vol. 82, no. 2, pp. 337-345, 2010.
В. П. Кашицький, О. Л. Садова, О. В. Заболотний, В. М. Малець, і В. С. Мазурок, «Розробка біокомпозитів, наповнених продуктами переробки вторинної сировини рослинного походження,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, c. 95-102, 2022.
О. Л. Садова, і М. І. Вишинський, «Оптимізація технології отримання біокомпозитів, наповнених подрібненими стеблами зернових культур,» Товарознавчий вісник, № 15, ч. 2, c. 72-82, 2022.
В. П. Кашицький та ін., «Оптимізація складу та технології формування біокомпозитів на основі крохмального в’яжучого,» Наукові нотатки, № 71, c. 353-359, 2021.
K. Kaewtathip, V. Tanrattanakul, and Th. Kaewtathip, “Preparation and Characterization of Thermoplastic Starch/Wheat Gluten Composites,” Key Engineering Materials, vol. 531-532, pp. 321-324, 2012.
R. Bodirlau, C. Teaca, and I. Spiridon, “Green Composites Comprising Thermoplastic Corn Starch and Various Cellulose-Based Fillers,” BioRes. vol. 9(1), pp. 39-53, 2014.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 96
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
