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ISSN: 2321 - 6212
时一个*,辛格VK Arif和Md。
技术学院Govind Ballabh裤子农业技术大学Pantnagar,印度
收到的日期:01/04/2016;接受日期:01/07/2016;发布日期:07/07/2016
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000146
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可燃性,自然填料增强的热稳定性和机械性能复合材料使用水平燃烧试验,测定thermo-gravimetric分析仪、万能试验机,分别。从环氧树脂制成的复合材料,椰子壳颗粒磷酸氢二铵处理。改善bio-composites的阻燃性,5%的磷酸氢二铵(DAP)治疗不同重量百分比的椰子壳粒子。总的来说,结果表明,增加的重量百分比椰子壳颗粒治疗5% DAP有效改善耐火,减肥速度和硬度,但降低了抗拉强度和复合材料的冲击强度。良好的线性燃烧率和重量损失率是观察到30 wt %的椰子壳粒子处理衣冠楚楚的5%。
可燃性;热稳定性;机械性能;Bio-composite。
合成的复合材料,是由非降解聚合物和合成纤维环境影响地球上的塑料废弃物,二氧化碳排放在它们燃烧时,有时和有毒气体释放,有助于应对气候变化和污染1]。聚合物合成聚合物是由石油,而石油资源是有限的,需要重新数百或数千年(1,2]。相比之下,自然塑料是由农产品。天然纤维也农产品,物质丰富。都是环保、廉价和可再生材料。
许多研究领域的执行bio-composites重点阐明力学性能,但越来越多地考虑材料的防火性能的设计组件或结构。
使用复合材料在汽车、船舶、飞机、建筑内部,和绝缘板,正变得越来越重要3),注意防火。事实上,80 - 90%的复合材料被用于飞机和直升机内部因为体重增加(3,4]。的阻燃剂(FRs)聚合物和复合材料被开发出来,和许多这些都是适用于纤维复合材料(4]。
化学物质如磷酸氢二铵(DAP) [5,6),聚磷酸铵(APP) [7,8),聚磷酸铵膨胀石墨(9,10与氢氧化镁[],硼酸11)、铝Trihydroxide和三聚氰胺氰尿酸盐(7)被添加到热固性树脂或热塑性塑料的分子结构来改善复合材料的阻燃性4]。
聚合物的阻燃性或天然纤维可以改善聚合物复合材料的增强FRs FRs。最常见的方法是混合阻燃填料化合物聚合物或聚合物复合加工过程中。
在本研究中我们使用环氧树脂作为基体材料,椰子壳粒子填充材料和磷酸氢二铵(DAP) [12),作为复合阻燃剂制造。
采购的材料
双酚A型环氧树脂(CY230)用于本研究从M / s石油购买环氧树脂经纪有限,钦奈,印度。硬化剂(hy - 951)购买的M / s CIBATUL有限,印度和椰子壳用于目前的调查是安排从当地市场。
化学处理
的椰子壳粒子都沉浸在衣冠楚楚的解决方案浓度5 wt %的弹跳。椰子壳粒子比衣冠楚楚的解决方案是1 g粒子40毫升衣冠楚楚的解决方案。混合物在烤箱加热在160°C的1 h。加热后,椰子壳粒子被直接从DAP解决方案和干在烤箱70°C 15 h。
准备把椰子壳粒子填充Bio-Composites:
把椰子壳粒子在不同wt %完全溶解在环氧树脂与热板100°C使用电磁搅拌器的速度500转1小时。环氧树脂,把椰子壳颗粒混合物仍然保存在空气和被允许达到40°C。接下来,10 wt %的聚酰胺(951)为什么是添加和搅拌的速度200转3分钟。此后,混合物被倒在不同模具之前涂上释放剂。然后混合物在室温下是治愈24小时。之后,每个试样切割和抛光砂纸。最后,标本在120°C 2 h后固化在一个机械对流烤箱。
防火性
的阻燃性能综合测试水平燃烧试验。火焰是应用于自由标本30年代末,和燃烧所需的时间每个标本的75毫米的长度(从第一基准标记,直到第二个基准标记)。图1显示了线性燃烧率之间的关系和wt %的椰子壳粒子,椰子壳粒子的重量损失率和wt % DAP和没有处理(wt)治疗30 wt %。可以看出wt %的椰子壳粒子增加,线性燃烧率和体重率都降低了。30 wt %的椰子壳粒子治疗5%衣冠楚楚的解决方案,提供了良好的线性燃烧率和重量损失率。30 wt %以上的椰子壳粒子,铸件是不可能的。这个结果可能是由于加热DAP的纤维在160°C(以下的解决方案分解纤维素的温度),导致磷酸和氨的形成。可以使磷酸化形成的磷酸的主要羟基纤维素形成磷酯。这些酯催化脱水的纤维素,促进形成char和水laevoglucose为代价的。
图1:wt %椰子壳粒子对线性燃烧的影响和减肥。
热分析
热分析样品被粉碎他们,准备以粉末形式样本的重量接近10.5毫克,基材氧化铝粉末,在平等与复合混合样本数量和介质的测试进行了流动的空气在20毫升/分钟。温度的变化率是10°C /分钟和范围的温度是室温到1000°C。从热分析获得的数据在不同的治疗wt %椰子壳粒子和未经处理的30 wt %的椰子壳粒子了表1。
| wt %的CSP | 第一步分解 | 质量损失速率峰值温度(毫米/分钟) | 第二步分解 | 质量损失速率峰值温度(毫米/分钟) | 在500°C %字符 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 临时。范围,°C | 峰值温度,°C | 临时。范围,°C | 峰值温度,°C | ||||
| 10 | 344 - 399 | 351年 | 0.99 | 499 - 527 | 518年 | 0.79 | 21.20 |
| 15 | 300 - 400 | 353年 | 0.89 | 500 - 531 | 524年 | 0.75 | 22.29 |
| 20. | 336 - 400 | 349年 | 0.83 | 500 - 518 | 506年 | 0.84 | 20.29 |
| 25 | 300 - 400 | 353年 | 0.72 | 500 - 513 | 506年 | 1.03 | 19.63 |
| 30. | 339 - 400 | 352年 | 0.75 | 500 - 530 | 524年 | 1.03 | 23.67 |
| 30 wt | 300 - 400 | 360年 | 1.01 | 499 - 517 | 512年 | 1.04 | 19.21 |
表1:TGA和壳体复合材料的数据(根据气流,10°C /分钟)。
热分析数据显示,30 wt %的椰子壳粒子呈现边际增加复合材料的热稳定性。未经处理的比较和DAP-treated 30 wt %的椰子壳粒子复合材料显示,衣冠楚楚的存在增加了第一和第二分解温度。这意味着DAP-treated椰子壳颗粒复合材料的分解率低于未经处理的椰壳颗粒复合材料。在500°C, DAP-treated 30 wt %的椰子壳复合粒子提供更多的炭渣(23.67%)比未经处理的30 wt %的椰子壳粒子复合(19.21%)表明,分解率降低,char残留物增加。
机械性能
椰子壳粒子对强度有显著的影响,复合材料的硬度,冲击能量。从图2 (a)可以看出,复合材料的极限抗拉强度增加,增加的重量百分率椰子壳粒子复合矩阵内的。环氧复合材料重量分数最高的填料(30%)最高强度(38.06 MPa),但这已低于极限抗拉强度(47.40 MPa)的整洁的环氧树脂。另一方面,百分比伸长复合减少与增加的重量百分比的椰子壳复合粒子由于事实越来越难与填料的增加内容。
图2:wt %的CSP对极限抗拉强度的影响和%伸长。
从图2 (b)增加,复合材料的冲击强度随wt %的椰子壳粒子在环氧复合矩阵的内容。冲击性能的降低可能是由于增加的椰子壳颗粒的硬度增加复合材料的脆性和吸收冲击能量低。它也可以从扫描电镜显微图、蛀牙和脆性开裂冲击强度下降。
图2 b:wt %的CSP对冲击强度的影响。
从图2 (c)可以看出,复合材料的硬度增加而增加椰子壳粒子在复合矩阵的内容。样品有最高的椰子壳粒子显示115.9 HRL的最高硬度值。
图2 c:wt %的CSP对硬度的影响。
形态
图3(一个)显示了整洁的环氧树脂的扫描电子显微照片图3 (b)显示的扫描电子显微图DAP-treated 30 wt %的椰子壳粒子。
图3:扫描电子显微照片的整洁的环氧树脂。
图3 b:扫描电子显微图30 wt %的CSP衣冠楚楚的对待。
从扫描电子显微照片可以看到结果,椰子壳粒子之间的同质性和矩阵随椰子壳粒子含量增加而减小。这就解释了椰子壳的强度增加减少粒子复合矩阵结构内的内容。硬度的增加是由于体重的增加比例的椰子壳粒子在基体材料。
DAP-treated椰子壳粒子可以有效地减少了复合的可燃性。填料含量越高,降低线性燃烧率和减肥。治疗30 wt %的椰子壳复合粒子降低了复合的可燃性多达30%的没有综合治疗。椰子壳颗粒改善环氧树脂基复合材料的硬度特性但降低极限抗拉强度,延伸率和冲击强度。椰子壳粒子和矩阵之间的同质性随椰子壳颗粒比例增加而减小。
作者表达他们的感激之情,真诚的感谢科技(DST)、印度和院长,技术学院Pantnagar提供融资顺利开展这项研究工作。
