Аналіз механічної міцності волокна цукрової пальми різної масової частки в якості армуючого матеріалу поліпропілен-еластомерної матриці гібридного композиту

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238507

Ключові слова:

гібридний композит, волокно цукрової Пальми (Arenga pinnata), поліпропілен, еластомер, механічні властивості

Анотація

В даний час доступність поліпропілену, еластомеру і волокна цукрової Пальми (Arenga pinnata) дуже велика, що підвищує потенціал розробки нових композиційних матеріалів, що володіють хорошими властивостями і характеристиками. Композити, як правило, являють собою новий матеріал, що складається з двох або більше різних матеріалів з метою отримання нового матеріалу, що володіє кращими властивостями, ніж складові матеріали. У цьому дослідженні пластик поліпропілен (ПП) і еластомер використовували в якості матриці композиту, армованої волокном цукрової пальми (Arenga pinnata). Метою даного дослідження було визначити значення міцності на розрив, ударної в'язкості і міцності на вигин композитів з масовою часткою 20 % (80:20), 30 % (70:30), і 40 % (60:40). За результатами дослідження гібридних композитів з поліпропілену і армованих волокнами еластомерів, найменше значення міцності на розрив 1,153 МПа отримали композити з масовою часткою 20% (80:20), в той час як найбільше значення 2,613 МПа отримали композити з масовою часткою 40% (60:40). Найменше значення деформації при розтягуванні 0,0049 отримали композити з масовою часткою 20% (80:20), найбільше значення 0,0067 було виявлено в композитах з масовою часткою 40 % (60:40). Що стосується ударної в'язкості, найменше значення 45248,234 кДж/мм2 отримав композит з масовою часткою 40 % (40:60), в той час як найвищу ударну в'язкість 17649,97 кДж/мм2 отримав композит з масовою часткою 20 % (80:20). За результатами міцності на вигин найменше значення 1,7778 МПа отримав композит з масовою часткою 20% (80:20), в той час як найбільше значення 4,8867 МПа отримав композит з масовою часткою 30 % (70:30). Найбільша деформація при вигині була виявлена у композиті з масовою часткою 20 % (80:20), яка склала 0,0207.

Спонсор дослідження

  • I would like to thank those who have helped in this research: Armando ST, Suminto ST, Stephen ST, Ni Wayan Sugiarti ST, and I Gede Artha Negara ST MT, so that this research can be completed properly

Біографії авторів

I Gusti Ngurah Nitya Santhiarsa, Udayana University

Doctorate in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

I Gusti Ayu Agung Praharsini, Udayana University

Doctorate in Medical  

Department of Medical

I Gusti Agung Alit Suryawati, Udayana University

Doctorate in Social Science and Political Science

Department of Social Science and Political Science

Pratikto Pratikto, Brawijaya University

Professor in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Bartos, A., Kócs, J., Anggono, J., Móczó, J., Pukánszky, B. (2021). Effect of fiber attrition, particle characteristics and interfacial adhesion on the properties of PP/sugarcane bagasse fiber composites. Polymer Testing, 98, 107189. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107189
  2. Zhao, J., Qiao, Y., Wang, G., Wang, C., Park, C. B. (2020). Lightweight and tough PP/talc composite foam with bimodal nanoporous structure achieved by microcellular injection molding. Materials & Design, 195, 109051. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109051
  3. Amir, N., Abidin, K. A. Z., Shiri, F. B. M. (2017). Effects of Fibre Configuration on Mechanical Properties of Banana Fibre/PP/MAPP Natural Fibre Reinforced Polymer Composite. Procedia Engineering, 184, 573–580. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.140
  4. Niloy Rahaman, M., Sahadat Hossain, M., Razzak, M., Uddin, M. B., Chowdhury, A. M. S., Khan, R. A. (2019). Effect of dye and temperature on the physico-mechanical properties of jute/PP and jute/LLDPE based composites. Heliyon, 5 (6), e01753. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e01753
  5. Szebényi, G., Blößl, Y., Hegedüs, G., Tábi, T., Czigany, T., Schledjewski, R. (2020). Fatigue monitoring of flax fibre reinforced epoxy composites using integrated fibre-optical FBG sensors. Composites Science and Technology, 199, 108317. doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108317
  6. Yarali, E., Ali Farajzadeh, M., Noroozi, R., Dabbagh, A., Khoshgoftar, M. J., Mirzaali, M. J. (2020). Magnetorheological elastomer composites: Modeling and dynamic finite element analysis. Composite Structures, 254, 112881. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112881
  7. Krishnaiah, P., Ratnam, C. T., Manickam, S. (2017). Enhancements in crystallinity, thermal stability, tensile modulus and strength of sisal fibres and their PP composites induced by the synergistic effects of alkali and high intensity ultrasound (HIU) treatments. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 729–742. doi: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.07.008
  8. He, Y., Zhou, Y., Wu, H., Bai, Z., Chen, C., Chen, X. et. al. (2020). Functionalized soybean/tung oils for combined plasticization of jute fiber-reinforced polypropylene. Materials Chemistry and Physics, 252, 123247. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123247
  9. Kuranchie, C., Yaya, A., Bensah, Y. D. (2021). The effect of natural fibre reinforcement on polyurethane composite foams – A review. Scientific African, 11, e00722. doi: https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2021.e00722
  10. Dawit, J. B., Lemu, H. G., Regassa, Y., Akessa, A. D. (2021). Investigation of the mechanical properties of Acacia tortilis fiber reinforced natural composite. Materials Today: Proceedings, 38, 2953–2958. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.308
  11. Chegdani, F., El Mansori, M., Taki, M., Hamade, R. (2021). On the role of capillary and viscous forces on wear and frictional performances of natural fiber composites under lubricated polishing. Wear, 477, 203858. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203858
  12. Bambach, M. R. (2020). Durability of natural fibre epoxy composite structural columns: High cycle compression fatigue and moisture ingress. Composites Part C: Open Access, 2, 100013. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100013
  13. Rajesh, M., Jayakrishna, K., Sultan, M. T. H., Manikandan, M., Mugeshkannan, V., Shah, A. U. M., Safri, S. N. A. (2020). The hydroscopic effect on dynamic and thermal properties of woven jute, banana, and intra-ply hybrid natural fiber composites. Journal of Materials Research and Technology, 9 (5), 10305–10315. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.07.033
  14. Ramakrishnan, K. R., Sarlin, E., Kanerva, M., Hokka, M. (2021). Experimental study of adhesively bonded natural fibre composite – steel hybrid laminates. Composites Part C: Open Access, 5, 100157. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2021.100157
  15. Radzi, A. M., Sapuan, S. M., Jawaid, M., Mansor, M. R. (2019). Water absorption, thickness swelling and thermal properties of roselle/sugar palm fibre reinforced thermoplastic polyurethane hybrid composites. Journal of Materials Research and Technology, 8 (5), 3988–3994. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.07.007
  16. Mohd Izwan, S., Sapuan, S. M., Zuhri, M. Y. M., Mohamed, A. R. (2020). Effects of Benzoyl Treatment on NaOH Treated Sugar Palm Fiber: Tensile, Thermal, and Morphological Properties. Journal of Materials Research and Technology, 9 (3), 5805–5814. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.03.105
  17. Atiqah, A., Jawaid, M., Sapuan, S. M., Ishak, M. R., Ansari, M. N. M., Ilyas, R. A. (2019). Physical and thermal properties of treated sugar palm/glass fibre reinforced thermoplastic polyurethane hybrid composites. Journal of Materials Research and Technology, 8 (5), 3726–3732. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.06.032
  18. Safri, S. N. A., Sultan, M. T. H., Shah, A. U. M. (2020). Characterization of benzoyl treated sugar palm/glass fibre hybrid composites. Journal of Materials Research and Technology, 9 (5), 11563–11573. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.057
  19. Santhiarsa, N., Pratikto, Sonief, A. A., Marsyahyo, E. (2014). The Effect of Alkali Treatment on Metal Content In Sugar Palm Fiber. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 8 (10), 614–619. Available at: https://123dok.com/document/q7wg28dz-effect-alkali-treatment-metal-content-sugar-palm-fiber.html
  20. Mohammed, A. A., Bachtiar, D., Rejab, M. R. M., Siregar, J. P. (2018). Effect of microwave treatment on tensile properties of sugar palm fibre reinforced thermoplastic polyurethane composites. Defence Technology, 14 (4), 287–290. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2018.05.008
  21. Sapuan, S. M., Bachtiar, D. (2012). Mechanical Properties of Sugar Palm Fibre Reinforced High Impact Polystyrene Composites. Procedia Chemistry, 4, 101–106. doi: https://doi.org/10.1016/j.proche.2012.06.015
  22. Asim, M., Jawaid, M., Khan, A., Asiri, A. M., Malik, M. A. (2020). Effects of Date Palm fibres loading on mechanical, and thermal properties of Date Palm reinforced phenolic composites. Journal of Materials Research and Technology, 9 (3), 3614–3621. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.01.099
  23. Ramlee, N. A., Jawaid, M., Zainudin, E. S., Yamani, S. A. K. (2019). Tensile, physical and morphological properties of oil palm empty fruit bunch/sugarcane bagasse fibre reinforced phenolic hybrid composites. Journal of Materials Research and Technology, 8 (4), 3466–3474. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.06.016
  24. Das, S. C., Paul, D., Grammatikos, S. A., Siddiquee, M. A. B., Papatzani, S., Koralli, P. et. al. (2021). Effect of stacking sequence on the performance of hybrid natural/synthetic fiber reinforced polymer composite laminates. Composite Structures, 276, 114525. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114525
  25. Ali, M. F., Hossain, M. S., Ahmed, S., Sarwaruddin Chowdhury, A. M. (2021). Fabrication and characterization of eco-friendly composite materials from natural animal fibers. Heliyon, 7 (5), e06954. doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06954
  26. Rajak, D. K., Wagh, P. H., Moustabchir, H., Pruncu, C. I. (2021). Improving the tensile and flexural properties of reinforced epoxy composites by using cobalt filled and carbon/glass fiber. Forces in Mechanics, 4, 100029. doi: https://doi.org/10.1016/j.finmec.2021.100029
  27. Candido, V. S., Silva, A. C. R. da, Simonassi, N. T., Luz, F. S. da, Monteiro, S. N. (2017). Toughness of polyester matrix composites reinforced with sugarcane bagasse fibers evaluated by Charpy impact tests. Journal of Materials Research and Technology, 6 (4), 334–338. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.06.001
  28. Shanmugam, V., Rajendran, D. J. J., Babu, K., Rajendran, S., Veerasimman, A., Marimuthu, U. et. al. (2021). The mechanical testing and performance analysis of polymer-fibre composites prepared through the additive manufacturing. Polymer Testing, 93, 106925. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106925

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-31

Як цитувати

Nitya Santhiarsa, I. G. N. ., Praharsini, I. G. A. A., Alit Suryawati, I. G. A., & Pratikto, P. (2021). Аналіз механічної міцності волокна цукрової пальми різної масової частки в якості армуючого матеріалу поліпропілен-еластомерної матриці гібридного композиту. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(12(113), 20–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238507

Номер

Том 5 № 12(113) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 I Gusti Ngurah Nitya Santhiarsa, I Gusti Ayu Agung Praharsini, I Gusti Agung Alit Suryawati, Pratikto Pratikto

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.