Study on composite materials from corn stalk fibers and recycled high density polyethylene
,
,
,
and
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
Composite materials are fabricated from corn stalk fibers on recycled high-density polyethylene via the compression molding method. The structure and chemical composition of corn stalk fibers before and after treatment with NaOH solution were briefly observed through scanning electron microscope (SEM) images and analyzed by thermogravimetric analysis method (TGA). The influence of machining conditions, fiber volume ratio on shrinkage, and mechanical properties of composites were also investigated. The results show that corn stalk fiber has a cellulose content of ~61%, and the fiber structure has many large pores, which is different from other common natural fibers. The mechanical properties of the material are highest in the processing conditions: pressing temperature 145oC, pressing time 10 minutes, pressing pressure 100 kg.cm-2 and fiber volume ratio 50%, with tensile strength ~31 MPa, flexural strength ~34 MPa, impact strength ~11 KJ.m-2 and material shrinkage is 0.4%. The composite materials created in this study meet the quality standards of materials used in manufacturing, interior decoration, and construction.
Tóm tắt
Vật liệu composite được gia công từ sợi thân cây bắp trên nền nhựa polyethylene tỷ trọng cao tái chế thông qua phương pháp ép nóng. Cấu trúc và thành phần hóa học của sợi thân cây bắp trước và sau khi xử lý bằng dung dịch NaOH lần lược được quan sát qua ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) và được phân tích bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Ảnh hưởng của điều kiện gia công, tỷ lệ thể tích sợi đến độ co ngót và cơ tính của vật composite cũng được khảo sát. Kết quả cho thấy sợi thân cây bắp có hàm lượng cellulose ~61%, cấu trúc sợi có nhiều lỗ rỗng to, điều này khác biệt so với những sợi tự nhiên phổ biến khác. Ở điều kiện gia công vật liệu đạt cơ tính cao nhất khi nhiệt độ ép 145oC, thời gian ép 10 phút, áp suất ép 100 kg.cm-2 và tỷ lệ thể tích sợi 50%, độ bền kéo ~31 MPa, độ bền uốn ~34 MPa, độ bền va đập ~11 KJ.m-2 và độ co ngót của vật liệu là 0,4%. Vật liệu composite được tạo ra trong nghiên cứu này đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng của vật liệu dùng trong sản xuất, trang trí nội thất và xây dựng.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Diệu, T. V., Năng, H. X., Tuấn, P. A., & Oanh, Đ. T. Y. (2018). Vật liệu polymer composite, khoa học và công nghệ. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ.
Faruk, O., Bledzki, A. K., Fink, H. P., & Sain, M. (2012). Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010. Progress in polymer science, 37(11), 1552-1596. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.04.003
Gomez, T. S., Zuluaga, S., Jimenez, M., Navacerrada, M. A., Barbero-Barrera, M. M., Prida, D., Restrepo-Osorio, A., & FernándezMorales, P. (2021). Evaluation of Colombian Crops Fibrous Byproducts for Potential Applications in Sustainable Building Acoustics. Polymers, 13(1), 101. https://doi.org/10.3390/polym13010101
Hosokawa, M. N., Darros, A. B., Moris, V. A. S., & Paiva, J. M. F. (2017). Polyhydroxybutyrate Composites with Random Mats of Sisal and Coconut Fibers. Materials Research, 20(1), 279-290.
https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-0254
Liu, Y., Xie, J., Wu, N., Ma, Y., Menon, C., & Tong, J. (2019). Characterization of natural cellulose fiber from corn stalk waste subjected to different surface treatments. Cellulose, 26, 4707–4719. https://doi.org/10.1007/s10570-019-02429-6
Liu, Y., Lv, X., Bao, J., Xie, J., Tang, X., Che, J., Ma, Y., & Tong, J. (2019). Characterization of silane treated and untreated natural cellulosic fibre from corn stalk waste as potential reinforcement in polymer composites. Carbohydrate Polymers, 218(15), 179-187. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.04.088
Niên, H. X. (2018). Xác định thông số công nghệ tạo composite từ sợi xơ dừa với chất nền là nhựa HDPE. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp, 4, 167-174.
Puyana-Romero, V., Cevallos, W. A. J., & Ciaburro, G. (2023). Simulation of acoustic properties of plaster matrix composite material reinforced with corn stem fibers. Fibers, 11(26). https://doi.org/10.3390/ fib11030026
TCVN 7754. (2007). Tiêu chuẩn quốc gia về vật liệu ván dăm và vật liệu giả gỗ không phủ mặt.
Tráng, H. S. (2002). Cơ sở hóa học gỗ và xenluloza. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
Toàn, M. V. P. (2021). Nghiên cứu vật liệu composite thân thiện với môi trường từ sợi cuốn dừa nước và nhựa polyethylene tỷ trọng cao tái chế. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 57, 42-52. 10.22144/ctu.jvn.2021.171
Trigui, A., Karkri, M., Pena, L., Boudaya, C., Candau, Y., Bouffi, S., & Vilaseca, F. (2012). Thermal and mechanical properties of maize fibres–high density polyethylene biocomposites. Journal of Composite Materials, 47(11), 1387-1397. https://doi.org/10.1177/0021998312447648
Tsou, C. H., Chen, Z. J., Yuan, S., Ma, Z. L., Wu, C. S., Yang, T., Jia, C. F., & Guzman, M. R. D. (2022). The preparation and performance of poly(butylene adipate) terephthalate/corn stalk composites. Current Research in Green and Sustainable Chemistry, 5C:UsersThinkpad L13Downloads5, 100329. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2022.100329
Viet, Q. N., Linh, V. V. N., Sinh, N. P., Tuyen, N. K. N., Tri, M. P., & Thanh, D. N. (2014). Investigate coir fibers’ properties produced by coconut fiber extracting machine in Ben Tre and research the treatment for fiber with NaOH solution. Engineering and Technology, 17(2), 93-102.
https://doi.org/10.32508/stdj.v17i2.1363