Influence of fiber modification on interfacial adhesion and mechanical properties of pineapple leaf fiber‐epoxy composites

Abstract

Three kinds of surface treatment, that is, the alkalization (5% w/v NaOH aqueous solution), the deposition of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) from toluene solution (1% w/v DGEBA), and the alkalization combined with the deposition of DGEBA (5% w/v NaOH/1% w/v DGEBA) were applied to modify interfacial bonding and to enhance mechanical properties of pineapple leaf fiber (PALF) reinforced epoxy composites. The fiber strength and strain were measured by single fiber test and the fiber strength variation was assessed using Weibull modulus. Furthermore, a fragmentation test was used to quantify the interfacial adhesion of PALFepoxy composite. It was verified that the interfacial shear strength of modified PALFs was substantially higher than that of untreated PALF by almost 2-2.7 times because of the greater interaction between the PALFs and epoxy resin matrix. The strongest interfacial adhesion was obtained from the fibers that had been received the alkalization combined with DGEBA deposition. Moreover, the flexural and impact properties of unidirectional PALF-epoxy composites were greatly enhanced when reinforced with the modified PALFs due to an improvement in interfacial adhesion, particularly in the synergetic use of 5% NaOH and 5% NaOH/1% DGEBA.

Tarımsal atıklardan elde edilen sürdürülebilir tekstil lifleri: Ananas yaprağı lifleri

“…Ananas yaprağı lifleri, kompozit yapılar içerisinde termosetler, termoplastikler, biyobozunur plastikler ve doğal kauçuk [7,33,40,128] gibi çeşitli matris malzemeleri ile birlikte kullanımına sık rastladığımız cam lifleri gibi yüksek mukavemet özeliklerine sahip sentetik lifler yerine alternatif oluşturabilecek potansiyele sahiptir [10,33]. Özellikle son yıllarda oldukça mühim hale gelen biyo-kompozit (yeşil kompozit) malzemeler için, doğal lifler büyük önem taşımaktadır ve ananas lifleri uygun niteliklere sahip doğal lifler arasında öne çıkan lif türlerinden biridir [6,8,15,23,40,69,111,129].…”

“…Yüksek mukavemet, iyi mekanik özellikleri ve sentetik liflere kıyasla kısmen düşük fiyat avantajı ile kompozit malzemelerin üretiminde oldukça yüksek bir kullanım potansiyelini bünyesinde barındırmaktadır [7,8,13,23,31,40,111,128]. Literatürde polyester [9,23,33,45] , polipropilen [7,8,23,30,33,45], polietilen [9,30,33,45,131,132], fenolformaldehit, polikarbonat [45,133] ve benzeri gibi birçok matris çeşidi ile birlikte kullanımına rastlamak mümkündür.…”

“…PALF dokusuz yüzey malzeme ile güçlendirilen polyesterin mukavemet, esneklik ve darbe özelliklerinde kayda değer bir gelişme yaşandığı kaydedilmiştir [128]. Ananas liflerinin güçlendirici olarak kullanıldığı polietilen kompozit ile yapılan bir çalışmada da benzer sonuçlar elde edilmiş, kompozitin mukavemet ve esneklik özelliklerinin geliştirildiği gözlemlenmiştir [128].…”

“…Ananas liflerinin güçlendirici olarak kullanıldığı polietilen kompozit ile yapılan bir çalışmada da benzer sonuçlar elde edilmiş, kompozitin mukavemet ve esneklik özelliklerinin geliştirildiği gözlemlenmiştir [128].…”

“…Ananas yaprağı liflerine en sık uygulanan işlemlerin başında kimyasal işlemler gelmektedir [78,110] ve kimyasal işlem olarak da en yaygın kullanılan yöntem alkali ile muamele işlemidir [9,57,78,110,135]. Genellikle sodyum hidroksit (NaOH) [14,33,57,66,110,128,131,133,[136][137][138], sodyum karbonat (Na2CO3) [52,138] gibi alkaliler kullanılmaktadır. Bunun yanında genellikle kompozit yapılarda kullanılacak ananas yaprağı liflerine, dinitrofenilasyon [110], benzoilasyon [110], benzoilasyon-asetilasyon [110], asetilasyon [105] gibi kimyasal modifikasyon işlemlerinin uygulanabildiği gözlemlenmiştir.…”