طراحی، ساخت و بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی کامپوزیت زیست تخریب-پذیر اپوکسی/کنف تولید شده با روش VARTM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری هوافضا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناس ارشد هوافضا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به طراحی، ساخت و بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی یک کامپوزیت زیست تخریب‌پذیر تهیه شده از رزین ML506 و الیاف کنف پرداخته شده است. تولید نمونه‌های کامپوزیتی با استفاده از روش انتقال رزین به داخل قالب به کمک خلاء (VARTM) استفاده شده است. جهت تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت، دو آزمون کشش و خمش سه‌نقطه‌ای بر روی نمونه‌ها انجام شده است. مدول الاستیک، تنش تسلیم، تنش نهایی، میزان حداکثر تغیر طول، و میزان چقرمگی از آزمون کشش و استحکام خمشی، مدول الاستیک وتری خمشی از آزمون خمش سه-نقطه به دست آمده است. در ادامه جهت تعیین خواص الکتریکی کامپوزیت، بر روی نمونه‌های تهیه شده، آزمون ثابت دی الکتریک در باند x انجام شد. همچنین تانژانت تلفات کامپوزیت تولید شده به دست آمد. بیشینه استحکام کششی و مدول الاستیک به دست آمده در این پژوهش به ترتیب برابر با 62/42 مگاپاسکال و 4/43 گیگاپاسکال است. میانگین استحکام خمشی و مدول الاستیک وتری خمشی نمونه‌های تولیدی به ترتیب برابر با 99/19 مگاپاسکال و 5/619 گیگاپاسکال است. بیشینه ثابت دی‌الکتریک و تانژانت تلفات نمونه‌های تولیدی در باند x به ترتیب برابر با 4/74 و 0/053 است. درنهایت به منظور اعتبارسنجی نتایج بدست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون‌های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها


  • Mann, Guravtar Singh, et al. "Green composites: A review of processing technologies and recent applications." Journal of Thermoplastic Composite Materials8 (2020): 1145-1171.
  • K. Bajpai, I. Singh and J. Madaan, "Development and characterization of PLA-based green composites: A review," Journal of Thermoplastic Composite Materials, vol. 27, pp. 52-81, 2014.
  • Shekar, HS Sharath, and M. Ramachandra. "Green composites: a review." Materials Today: Proceedings 5.1 (2018): 2518-2526.‏
  • Akil, M. Zamri and M. Osman, "The use of kenaf fibers as reinforcements in composites," Elsevier, pp. 138-161, 2015.
  • H. Aziz and M. P. Ansell, "The effect of alkalization and fibre alignment on the mechanical and thermal properties of kenaf and hemp bast fibre composites: Part 1--polyester resin matrix," Composites science and technology, vol. 64, pp. 1219-1230, 2004.
  • Nishino, K. Hirao, M. Kotera, K. Nakamae and H. Inagaki, "Kenaf reinforced biodegradable composite," Composites science and technology, vol. 63, pp. 1281-1286, 2003.
  • Yousif, A. Shalwan, C. W. Chin and K. Ming, "Flexural properties of treated and untreated kenaf/epoxy composites," Materials and Design, vol. 40, pp. 378-385, 2012.
  • Mahjoub, Reza, et al. "Characteristics of continuous unidirectional kenaf fiber reinforced epoxy composites." Materials & Design 64 (2014): 640-649.
  • Sarkhosh R, Zarei H. Design, Manufacturing and mechanical and electrical properties evaluation of glass fiber reinforced PTFE polymer matrix composites. Modares Mechanical Engineering. 2021; 21 (2) :117-127.(in persion)
  • S. Mann, L. P. Singh, P. Kumar and S. Singh, "Green composites: A review of processing technologies and recent applications," Journal of Thermoplastic Composite Materials, vol. 33, pp. 1145-1171, 2020.
  • Manral and P. K. Bajpai, "Static and dynamic mechanical analysis of geometrically different kenaf/PLA green composite laminates," Polymer Composites, vol. 41, pp. 691-706, 2020.
  • Ahmad Nadzri, Seri Nur Zumaimi, et al. "A review on the kenaf/glass hybrid composites with limitations on mechanical and low velocity impact properties." Polymers 12.6 (2020): 1285.
  • Beigpour, Reza, Hassan Shokrollahi, and S. Mohammad Reza Khalili. "Experimental and numerical analysis of a biodegradable hybrid composite under tensile and three-point bending tests." Composite Structures 273 (2021): 114255.
  • Malik, Khurshid, Faiz Ahmad, and Ebru Gunister. "A Review on the Kenaf Fiber Reinforced Thermoset Composites." Applied Composite Materials2 (2021): 491-528.
  • Setyayunita, T., et al. "Study on The Characteristics of NaCl Treated Kenaf Fiber Epoxy Composite Board." IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 891. No. 1. IOP Publishing, 2021.‏
  • Khalili, S. M. R., V. Daghigh, and R. Eslami Farsani. "Mechanical behavior of basalt fiber-reinforced and basalt fiber metal laminate composites under tensile and bending loads." Journal of Reinforced Plastics and Composites 30.8 (2011): 647-659.
  • Tabatabaeian, Ali, et al. "Environmental, mechanical and materialistic effects on delamination damage of glass fiber composites: Analysis and optimization." Journal of Composite Materials 53.26-27 (2019): 3671-3680.
  • Koronis, A. Silva and M. Fontul, "Green composites: A review of adequate materials for automotive applications," Composites Part B: Engineering, vol. 44, pp. 120-127, 2013.
  • Ramesh, P., B. Durga Prasad, and K. L. Narayana. "Characterization of kenaf fiber and its composites: A review." Journal of Reinforced Plastics and Composites11 (2018): 731-737.‏
  • ASTM D3039/D3039M-14. Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials; ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2014; Available online: astm.org.
  • ASTM D7246/D7246M-03. Standard Test Method for Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials; ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2003; Available online: astm.org.
  • ASTM-D5568 Standard Test Method for Measuring Relative Complex Permittivity and Relative Magnetic Permeability of Solid Materials at Microwave Frequencies using waveguide.
  • Safwan, Ahmad, et al. "Preliminary study on tensile and impact properties of kenaf/bamboo fiber reinforced epoxy composites." Journal of Renewable Materials5 (2018): 529-535.‏
  • Kirmasha, Yasir Khaleel, et al. "Mechanical Performance of Unstitched and Silk Fiber-Stitched Woven Kenaf Fiber-Reinforced Epoxy Composites." Materials21 (2020): 4801.‏

Bakar, Abu, Sahrim Ahmad, and W. Kuntjoro. "The mechanical properties of treated and untreated kenaf fibre reinforced epoxy composite." Journal of Biobased Materials and Bioenergy 4.2 (2010): 159-163.‏