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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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TGA、DSC、壳体的羽毛纤维增强环氧树脂复合材料的性质‘Emu’鸟

V。钱德拉sekhar1 *,Dr.V.Pandurangadu2,Dr.T。Subba rao3
  1. 艾莎。机械工程系教授,RGMCET, Nandyal,印度安得拉邦
  2. JNT大学机械工程学系教授、公益性印度安得拉邦
  3. 教授,斯克里希纳Devaraya大学物理系。公益性印度安得拉邦
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文摘

复合材料在工程应用的使用正在增加。现在一天的研究人员关注天然纤维复合材料。在目前的工作与环氧树脂复合材料准备和鸸鹋鸟类羽毛纤维。复合材料是由不同比例的体重(P)的鸸鹋纤维从1到5和长度(L)的羽毛纤维从1到5厘米。热性能如热重量分析法(TGA)、差示扫描量热法(DSC)和鸸鹋羽毛纤维环氧复合材料的降解温度进行了分析

关键字
环氧树脂复合材料,Emu鸟羽毛,热重量分析、降解温度峰值特性等。

介绍
复合材料是由两种不同的材料组合到一个新材料,可能更适合特定的应用程序,而不是个人材料。重要特征的复合材料强度、硬度、刚性、轻、环境可持续性和生物降解性。他们提供所需的强度结构如建筑、船只结合低体重。由于高刚度,纤维复合材料有各种结构的应用程序。复合材料的耐化学腐蚀。许多复合材料制造以更低的成本比其他材料,如钢铁和混凝土。
天然纤维增强聚合物复合材料在几个应用程序中使用汽车、海洋等。研究表明,复合材料的最终属性取决于纤维的性质以及纤维和基体的界面粘结。化学成键矩阵和纤维之间扮演重要的角色。通常,动物纤维与基体材料粘结能力很差由于低交互矩阵。鸸鹋鸟类羽毛是家禽的废物。公斤的羽毛生成每年通过家禽加工厂。处置这些废物emu鸟类羽毛对环境造成负面影响。本研究在鸸鹋鸟羽毛纤维。

文献调查
鸸鹋鸡羽毛角蛋白包含重量(大约90%)不溶性。角蛋白的氨基酸包括许多由胱氨酸、赖氨酸、脯氨酸和丝氨酸[1]。厚度膨胀的力学性能和效果和水的吸收废物鸡毛钢筋水泥粘结复合材料研究了Menandro N.Acda [1]。鸡毛的拉伸行为处理稻草增强通用树脂矩阵研究了B。Nagaraja Ganesh和B。瑞卡[2]。吸水率的影响在大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料的力学性能,H.N. Dhakal[3]沙Cheng和KIN-tak刘的机械和热性能研究鸡毛纤维/ PLA绿色复合材料。A.L. MartA„一±´nez-Herna´ndez证明了角蛋白biofiber-PMMA复合材料具有良好的热稳定性和良好的分解温度[4]。鸡毛纤维的接枝、DSC和TG分析研究了安娜劳拉·马丁斯和观察,接枝角蛋白纤维进行热只有轻微的变化行为。[5]。
许多物理和化学方法开发改善天然动物羽毛和基质材料之间的粘结。这些方法让羽毛自由水分和杂质。这些方法影响纤维和基体的结合。鸡毛复合材料的力学性能研究是由杰弗瑞W。考克[6]。鸸鹋(Dromaius novaehollandiae)是最大的鸟类产于澳大利亚和唯一现存Dromaius属的成员。它也是世界上现存的第二大鸟的高度,平胸类的相对后,鸵鸟。有三种现存的亚种在澳大利亚鸸鹋。在目前工作emu羽毛被选为纤维,因为emu鸡毛是家禽业的废物。每年数十亿公斤的垃圾生成的羽毛通过家禽加工厂,创建一个严重的固体废物问题。这项研究的目的是探讨影响体重的百分比emu羽毛环氧聚合物复合材料的热性能。

材料和方法提取的纤维
复合材料是由鸸鹋羽毛纤维与环氧树脂(环氧树脂ly - 556)树脂技术通过简单的搓起来。鸸鹋的羽毛纤维收集当地的用水洗了几次然后浸泡在5%的氢氧化钠集中水30分钟。羽毛浸泡然后用洗涤剂洗水纯水紧随其后,然后是太阳光晒干。一个干净的纤维无污垢和杂质。
制备复合材料
层压制品手工准备上篮技术。复合材料由环氧树脂和固化剂的比率混合重量10:1[7]推荐。准备复合标本,这些纤维在预确定重量和长度比例(最大05% & 5厘米)增强环氧树脂。块的大小(200 mmx20mmx3mm)拉伸,弯曲(127 mmx13mmx3mm), (65 mmx13mmx3mm)冲击试验是用手上篮技术在橡胶模具。
最初,橡胶模具轻轻清洗,释放水分和污垢。后一层薄薄的蜡应用在模具的内表面,连同它的底座,方便清除后固化。使用的控制参数和水平选择低于表1。
图像
蜡后,树脂和固化剂的比例的混合物(10:1按重量百分比)和注入模具以后形成一个统一的层和纤维被放置和统一的间距。纤维变湿后早期层矩阵,一层树脂和硬化剂的混合物倒在,直到获得所需的厚度。在目前的工作中,只有一个安放层纤维薄板厚度。标本是由不同纤维长度从1到5厘米,纤维的重量百分比从1到5%。
固化
因此准备的样品是把负载下对适当的室温固化24小时。之后,从模具中取出标本和治愈进一步以恒定的温度高达70摄氏度3小时。准备样品如图1所示。
图像

测试和结果
上面的鸸鹋的羽毛纤维环氧复合材料(各种重量和长度的纤维比例)受到TGA、DSC和壳体测试,得出了以下结果。
图像
DSC、壳体和TGA曲线的纯环氧如图2所示(一个),纯环氧树脂的玻璃化转变温度是140.4°C。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有2.7%,在第二阶段有60.5%的损失,最后在第三阶段8.2%的损失发生在样本。降解温度峰值354.5ºC和物质损失388.4μg /分钟。环氧树脂残留最低由于缺乏char。
图像”
DSC、壳体和TGA曲线的环氧树脂复合材料有1% emu羽毛纤维如图2所示(b),当1%的鸸鹋羽毛被添加到纯环氧树脂,玻璃化转变温度降低到98ºC。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有2.9%,在第二阶段有74.2%的损失,最后在第三阶段4.9%的损失发生在样本。降解温度峰值367.3ºC和物质损失543.8μg /分钟。
图像
DSC、壳体和TGA曲线的环氧树脂复合材料有2% emu羽毛纤维如图2所示(c),当2%的鸸鹋羽毛被添加到纯环氧树脂,玻璃化转变温度降低到99.5ºc。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有2.1%,在第二阶段有77.3%的损失,最后在第三阶段3.5%的损失发生在样本。降解温度峰值367.9ºC和物质损失在这一点上是0.953毫克/分钟。
图像
DSC、壳体和TGA曲线的环氧树脂复合材料有3% emu羽毛纤维如图2所示(d)。当3%的鸸鹋羽毛被添加到纯环氧树脂,玻璃化转变温度降低到73.3ºC。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有1.7%,在第二阶段有79.1%的损失,最后在第三阶段3.2%的损失发生在样本。峰值退化发生在两个温度下最初在377.7ºC材料失去是1.14毫克/分钟。紧随其后的第二阶段在415.3ºC物质损失的速度是0.973毫克/分钟. .
图像
DSC、壳体和TGA曲线的环氧树脂复合材料有4% emu羽毛纤维如图2所示(e),当4%的鸸鹋羽毛被添加到纯环氧树脂,玻璃化转变温度降低到97.8ºC。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有2.4%,在第二阶段有75.7%的损失,最后在第三阶段4.0%的损失发生在样本。降解温度峰值368.3ºC和物质损失在这一点上是1.045毫克/分钟。
图像
DSC、壳体和TGA曲线的环氧树脂复合材料有4% emu羽毛纤维如图2所示(e),当5%的鸸鹋羽毛被添加到纯环氧树脂,玻璃化转变温度降低到100ºC。标本越来越分解在三个阶段,在第一阶段有2.2%,在第二阶段有74.2%的损失,最后在第三阶段4.7%的损失发生在样本。降解温度峰值367.5ºC和物质损失624.7μg /分钟。

结论
玻璃化转变行为
纯环氧树脂的DSC曲线和鸸鹋羽毛纤维如图2所示(一)- 2 (f),纯环氧树脂的Tg是观察到140.4°C。环氧树脂的DSC曲线和鸸鹋羽毛纤维环氧复合材料系统只有一个玻璃化转变温度在实验温度范围内。显然,单个Tg的存在表明ringopen反应发生在环氧树脂组纤维环氧复合材料。在纤维环氧复合材料系统中,Tg值低于纯环氧树脂,和Tg的纤维环氧复合材料随纤维长度的增加而降低到3厘米,然后Tg环氧复合纤维长度的增加而增加到5厘米。Tg环氧复合纤维的长度是1厘米3厘米变化从96°C到73.3°C,然后再次达到100°C的环氧树脂纤维长度5厘米。的Tg纤维环氧复合材料可以归因于两个因素:不完整的固化反应和增加系统的自由体积。提出了自由体积的减少负责Tg值增加,因为增加emu羽毛纤维环氧复合材料。此外,复合材料在不同载荷emu羽毛纤维环氧复合高Tg,这可能是由于nano-reinforcement效应和限制的运动节段水平整合emu羽毛纤维环氧复合成环氧矩阵导致增加Tg (8、9)。
热稳定性
热重分析(TGA)被用来调查emu羽毛纤维环氧复合材料的热稳定性。如图2所示(一个)- 2 (f),纯环氧树脂的TGA曲线和鸸鹋羽毛纤维环氧复合记录下氮在10°C /分钟从50°C到600°C。
从图2 (a) - 2 (f),可以看出,emu羽毛纤维/环氧复合材料开始减肥这是归因于未经处理的水分蒸发的水分含量越高纤维从80ºC。减重的百分比在600°C反映了复合材料降解后的残渣。环氧树脂残留最低由于缺乏char。DTA曲线的峰值对应的分解温度组成的复合材料。然而,从2 (a) - 2 (f),只有一个峰值是显而易见的所有曲线由于重叠峰的羽毛纤维和环氧树脂。看起来整洁的环氧树脂分解温度最低为345.5ºC时添加羽毛纤维曲线转移到更高的温度。一些研究人员发现,天然纤维的加入使复合材料的热稳定性降低,由于不稳定的影响纤维(10、11)。看来,在这项研究中,emu羽毛纤维环氧复合起协同作用改善复合材料的热阻。共价键可以认为已经形成的复合系统,虽然emu羽毛纤维分散在环氧矩阵也是一个重要因素导致增强的热稳定性。显然,随着emu羽毛纤维的长度增加环氧emu羽毛复合材料温度升高时变得更加稳定。

引用
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