Розробка біокомпозитів на основі глютинової матриці з комбінованим вмістом деревного борошна та подрібнених стебел зернових культур

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352742

Ключові слова:

біополімер, рослинні наповнювачі, вміст вологи, міцність на стискання, ударна в’язкість

Анотація

Об’єктом дослідження є біокомпозитні матеріали на основі глютинової матриці та наповнювачів рослинного походження. Відходи деревообробної промисловості та сільськогосподарської  галузі є перспективною сировиною для отримання наповнювачів біокомпозитних матеріалів, які характеризуються високим ступенем екологічної безпеки та відновлюваності сировинної бази. Основна проблематика дослідження полягає в оптимізації кількості технологічної добавки (води) у глютиновій композиції, що сприяє формуванню щільної структури біокомпозитного матеріалу з компактним розташуванням частинок комбінованої суміші наповнювачів.

В процесі досліджень визначено ефективність використання наповнювачів різного гранулометричного складу до впливу механічних навантажень. Досліджено комплексний вплив наповнювачів рослинного походження на механічні характеристики біокомпозитних матеріалів, що дозволило визначити оптимальний склад біокомпозиту. Проведено аналіз впливу кількості вологи в композиції на формування структури та стійкість біокомпозитного матеріалу до впливу статичних та динамічних навантажень. Максимальні значення межі міцності на стиснення (115–120 МПа) отримано для біокомпозитів, які місять суміш наповнювачів різного гранулометричного складу (40–80% частинок стебел зернових культур, решта частинки деревного борошна) за умови видалення вологи в кількості 30% з композиції. Максимальне значення ударної в’язкості (13,8 кДж/м2) отримано для біокомпозитів, з вмістом 100% подрібнених стебел зернових культур за умови видалення вологи в кількості 10% з композиції. Розроблені матеріали можна використовувати для виготовлення елементів тари, яка після експлуатації утилізується шляхом переробки або безпечного розкладу на сміттєвих полігонах без шкоди навколишньому середовищу

Біографії авторів

Віталій Павлович Кашицький, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра матеріалознавства

Оксана Леонідівна Садова, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра матеріалознавства

Валентина Віталіївна Ткачук, Луцький національний технічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра товарознавства та експертизи в митній справі

Євген Юрійович Чернота, Луцький національний технічний університет

Аспірант

Кафедра матеріалознавства

Назарій Андрійович Марчук, Луцький національний технічний університет

Аспірант

Кафедра матеріалознавства

Посилання

  1. Kim, S., Lee, J., Roh, C., Eun, J., Kang, C. (2019). Evaluation of carbon fiber and p-aramid composite for industrial helmet using simple cross-ply for protecting human heads. Mechanics of Materials, 139, 103203. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2019.103203
  2. Singh, Y., Singh, J., Sharma, S., Lam, T.-D., Nguyen, D.-N. (2020). Fabrication and characterization of coir/carbon-fiber reinforced epoxy based hybrid composite for helmet shells and sports-good applications: influence of fiber surface modifications on the mechanical, thermal and morphological properties. Journal of Materials Research and Technology, 9 (6), 15593–15603. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.11.023
  3. Prajapati, P., Sharma, C., Shrivastava, R., Rana, R. S. (2018). Evaluation of Mechanical Properties of Coir and Glass Fiber Hybrid Composites. Materials Today: Proceedings, 5 (9), 19056–19062. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.258
  4. Guillaumat, L., Baley, C. (2008). Statistical behaviour of hemp and sisal fiber reinforced polypropylene composites. Available at: https://www.researchgate.net/publication/237649784_Statistical_behaviour_of_hemp_and_sisal_fiber_reinforced_polypropylene_composites
  5. Kumar, A., Kumar, S., Kumar, D., Mahakur, V. K., Bhowmik, S. (2024). Utilization of banana peel as bio-filler to develop bio-composite materials and characterize their physical, mechanical, thermal, and tribological characteristics. Polymer Bulletin, 81 (17), 16175–16196. https://doi.org/10.1007/s00289-024-05464-x
  6. Kamal, I., Thirmizir, M. Z., Beyer, G., Saad, M. J., Abdul Rashid, N. A., Abdul Kadir, Y. (2014). Kenaf for biocomposite: An overview. Journal of Science and Technology, 6 (2), 41–166. Available at: https://publisher.uthm.edu.my/ojs/index.php/JST/article/view/796/681
  7. Akhtar, M. N., Sulong, A. B., Nazir, M. S., Majeed, K., Khairul Fadzly Radzi, Mohd., Ismail, N. F., Raza, M. R. (2016). Kenaf-Biocomposites: Manufacturing, Characterization, and Applications. Green Biocomposites, 225–254. https://doi.org/10.1007/978-3-319-46610-1_10
  8. Shahzad, A. (2013). A Study in Physical and Mechanical Properties of Hemp Fibres. Advances in Materials Science and Engineering, 2013, 1–9. https://doi.org/10.1155/2013/325085
  9. Ramli, N., Mazlan, N., Ando, Y., Leman, Z., Abdan, K., Aziz, A. A., Sairy, N. A. (2018). Natural fiber for green technology in automotive industry: A brief review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 368, 012012. https://doi.org/10.1088/1757-899x/368/1/012012
  10. Chard, J. M., Creech, G., Jesson, D. A., Smith, P. A. (2013). Green composites: sustainability and mechanical performance. Plastics, Rubber and Composites, 42 (10), 421–426. https://doi.org/10.1179/1743289812y.0000000041
  11. Melnychuk, M., Shevchuk, I., Kashytskyi, V., Feshcuk, Y., Polivoda, N. (2023). Mechanical Properties of Hybrid Composites Based on Polypropylene Modified with Natural Fillers. Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI, 221–229. https://doi.org/10.1007/978-3-031-32774-2_22
  12. Meinathan, S., Nandhini, T. (2022). Structural improvement in industrial helmet by combining low and medium based elastic modulus value composite fibre. International Journal of Health Sciences, 6 (S4), 9999–10012. https://doi.org/10.53730/ijhs.v6ns4.10890
  13. Paglicawan, M. A., Emolaga, C. S., Sudayon, J. M. B., Tria, K. B. (2021). Mechanical Properties of Abaca–Glass Fiber Composites Fabricated by Vacuum-Assisted Resin Transfer Method. Polymers, 13 (16), 2719. https://doi.org/10.3390/polym13162719
  14. Salman, S. D., Leman, Z., Ishak, M., Sultan, M., Cardona, F. (2017). Quasi-static penetration behavior of plain woven kenaf/aramid reinforced polyvinyl butyral hybrid laminates. Journal of Industrial Textiles, 47 (7), 1427–1446. https://doi.org/10.1177/1528083717692593
  15. Chen, L., Yu, Z., Fei, B., Lin, C., Fang, C., Liu, H. et al. (2022). Study on Performance and Structural Design of Bamboo Helmet. Forests, 13 (7), 1091. https://doi.org/10.3390/f13071091
  16. Shivhare, Y., Narwariya, M., Sharma, C., Verma, V., Pandey, A. (2022). Effect of Coconut Husk Layer on the Behavior of Industrial Helmet. International Journal of Engineering Research in Mechanical and Civil Engineering (IJERMCE), 9 (6), 6–11. https://doi.org/10.36647/ijermce/09.06.a002
  17. Shukla, D. K., Sonia, P., Verma, V. (2013). Characterization of Fracture Properties of Epoxy-Alumina Polymer Nanocomposite. Applied Mechanics and Materials, 390, 557–561. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.390.557
  18. Verma, V., Sayyed, A. H. M., Sharma, C., Shukla, D. K. (2020). Tensile and fracture properties of epoxy alumina composite: role of particle size and morphology. Journal of Polymer Research, 27 (12). https://doi.org/10.1007/s10965-020-02359-z
  19. Verma, V., Sharma, C. (2020). Fatigue behavior of epoxy alumina nanocomposite – role of particle morphology. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 110, 102807. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102807
  20. Verma, V., Tiwari, H. (2020). Role of filler morphology on friction and dry sliding wear behavior of epoxy alumina nanocomposites. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 235 (8), 1614–1626. https://doi.org/10.1177/1350650120970433
  21. Verma, V., Pandey, A. K., Sharma, C. (2021). Fatigue Behavior of Particulate-Reinforced Polymer Composites. Advanced Materials and Manufacturing Processes, 155–171. https://doi.org/10.1201/9781003093213-10
  22. Thakur, V. K., Singha, A. S. (2010). Natural fibres-based polymers: Part I – Mechanical analysis of Pine needles reinforced biocomposites. Bulletin of Materials Science, 33 (3), 257–264. https://doi.org/10.1007/s12034-010-0040-x
  23. Singha, A. S., Thakur, V. K. (2008). Mechanical properties of natural fibre reinforced polymer composites. Bulletin of Materials Science, 31 (5), 791–799. https://doi.org/10.1007/s12034-008-0126-x
  24. Bodur, M. S., Gülmez, T., Durademir, A. (2012). Investigations on Tensile Properties of Waste Fillers Reinforced Composites. Defect and Diffusion Forum, 326-328, 354–359. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ddf.326-328.354
  25. Kashytskyi, V. P., Sadova, O. L., Yanchuk, S. L. (2023). Intensification of the formation process of sodium sulfate-modified biocomposite materials based on the glutinous matrix. Functional Materials, 30 (1). https://doi.org/10.15407/fm30.01.35
  26. ASTM D695. Compression Test on Composites and Plastics. Available at: https://www.zwickroell.com/industries/composites/end-loading-compression-astm-d695/
  27. ISO 179-1:2023. Plastics – Determination of Charpy impact properties – Part 1: Non-instrumented impact test. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/84393/c5581746f5fa4df4830d0b7257272d21/ISO-179-1-2023.pdf
Розробка біокомпозитів на основі глютинової матриці з комбінованим вмістом деревного борошна та подрібнених стебел зернових культур

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-02-26

Як цитувати

Кашицький, В. П., Садова, О. Л., Ткачук, В. В., Чернота, Є. Ю., & Марчук, Н. А. (2026). Розробка біокомпозитів на основі глютинової матриці з комбінованим вмістом деревного борошна та подрібнених стебел зернових культур. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (139), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352742

Номер

Том 1 № 12 (139) (2026): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Vitalii Kashytskyi, Oksana Sadova, Valentyna Tkachuk, Yevhenii Chernota, Nazarii Marchuk

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.