نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشیار، مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

در این پژوهش الیاف تنه درخت خرما به‌عنوان تقویت‌کننده در کامپوزیت با ماتریس اپوکسی به کار گرفته شد. نمونه‌های کامپوزیتی با استفاده از الیاف برش داده شده به طول‌های 1، 2 و 3 سانتی‌متر و با سه سطح از درصد حجمی الیاف با استفاده از روش قالب‌گیری دستی تولید شدند و تحت آزمون‌های کشش و خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد طول الیاف در محدوده متغیرهای پژوهش اثر معناداری بر خواص کششی و خمشی نداشته است. به‌طورکلی افزودن الیاف خرما سبب بهبود مقاومت کششی کامپوزیت نسبت به ماتریس خالص نگردید که علت این مسأله می‌تواند چسبندگی ضعیف الیاف و ماتریس و وجود عیوب ساختاری در نمونه‌ها باشد. مدول کششی محاسباتی با استفاده از مدل تسای-پاگانو انطباق نسبتاً خوبی با مقادیر تجربی نشان داد. نتایج آزمون خمش بیان می‌کند که افزودن 5/7 درصد حجمی الیاف خرما سبب بهبود مقاومت خمشی کامپوزیت می‌گردد اما در درصد حجمی بالاتر (7/10 درصد) این خاصیت افت می‌نماید که علت آن افزایش بیش‌ازحد الیاف و درنتیجه نفوذ کمتر رزین در بین آن‌ها و اتصال و یکپارچگی کمتر کامپوزیت است. همچنین با افزودن الیاف خرما به اپوکسی مدول خمشی کامپوزیت افزایش یافت. این افزایش در نمونه‌های حاوی 5/7 و 7/10 درصد حجمی الیاف مشاهده شد که بیشترین مقدار آن به میزانGPa 7/3 در نمونه 5/7 درصد حجمی (% 105 افزایش) به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Tensile and flexural properties of epoxy-date palm fiber composites

نویسندگان [English]

  • Mohammad Saleh Ahmadi 1
  • Maryam Gholami 2
  • Mohammad Ali Tavanaie 3
  • Mohammad Khajeh Mehrizi 1

1 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

2 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

3 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

چکیده [English]

In this research trunk fibers of date palm tree were utilized as the reinforcement for epoxy matrix composites. Composite samples were produced using the fibers with the cut length of 1, 2 and 3 cm and with three levels of fiber volume percentage (FVP) by the hand molding method and were subjected to tensile and three-point bending tests. The results showed that fiber length, in the range of the research parameters, didn’t have a significant effect on the tensile and flexural properties. In general, adding date palm fibers (DPFs) didn’t improve tensile strength compared with the pure matrix, which may be due to week bonds between fibers and matrix and existence of structural defects in the samples. A fairly good agreement was observed between theoretical tensile moduli calculated using Tsai-Pagano model and experimental values. The results of bending test showed that adding 7.5 volume percent of DPFs leads to the improvement in flexural strength of the composites, however, in the higher FVP (10.7) it decreases which is due to the increase in fibers volume and thus less penetration of resin into them and deterioration of structural integrity of the samples. Moreover, by adding DPFs to epoxy the tensile modulus of the composite increased. This increase was observed in samples containing 7.5 and 10.7 FVP with a maximum value of 3.7 GPa in 7.5 FVP (105% enhancement).

کلیدواژه‌ها [English]

  • composites
  • Date palm fibers
  • epoxy
  • Tension
  • Bending

1-        

[1]  Alsaeed, T. Yousif, B. F. and Ku, H., "The Potential of Using Date Palm Fibres as Reinforcement for Polymeric Composites" Materials and Design, Vol. 43, pp. 177-184, 2013.

[2]  John, M. J. and Thomas, S., "Biofibres and biocomposites" Carbohydrate Polymers, Vol. 71, pp. 343–364, 2008.

[3]  Shalwan, A. and  Yousif, B., “Investigation on Interfacial Adhesion of Date Palm/Epoxy Using Fragmentation Technique“ Materials & Design, Vol. 53, pp. 928-937, 2014.

[4]  AL-Oqla, F. M. Alothman, O. Y. Jawaid, M. Sapuan, S. M. and Es-Saheb, M. H., "Processing and Properties of Date Palm Fibers and Its Composites" In Biomass and bioenergy, Springer International Publishing. pp. 1-25, 2014.

[5]  Al-Oqla, F. M. and Sapuan, S. M., "Natural Fiber Reinforced Polymer Composites in Industrial Applications: Feasibility of Date Palm Fibers for Sustainable Automotive Industry" Journal of Cleaner Production, Vol. 66, pp. 347-354, 2014.

[6]  Agoudjil B, B. A. Boudenne, A. Ibos, L. Fois, M., " Renewable Materials to Reduce Building Heat Loss: Characterization of Date Palm Wood" Energy Build, Vol. 43, pp. 491-497, 2011.

[7]  Abdal-Hay, A. Suardana, N. P. G. Jung, D. Y. Choi, K. S. and Lim, J. K., " Effect of Diameters and Alkali Treatment on the Tensile Properties of Date Palm Fiber Reinforced Epoxy Composites" International Journal of Precision Engineering and  Manufacturing, Vol. 13, pp. 1199-1206, 2012.

[8]  Asadzadeh, M., "Bending Properties of Date Palm Fiber and Jute Fiber Reinforced Polymeric Composite" International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Vol. 5, No. 4, pp. 59-63, 2012.

[9]  Al‐Kaabi, K. Al‐Khanbashi, A. and Hammami, A., "Date Palm Fibers as Polymeric Matrix Reinforcement: DPF/Polyester Composite Properties" Polymer Composites, Vol. 26, No. 5, pp. 604-613, 2005.

[10]         Rafeeq, S. N. Abdulmajeed, I. M. and Saeed, A. R., "Mechanical and Thermal Properties of Date Palm Fiber and Coconut Shell Particulate Filler Reinforced Epoxy Composite" Indian Journal Of Applied Research, Vol. 3, No. 4, pp. 89-92, 2013.

[11]         Hasan, A. M., "Investigation on Thermal and Acoustic Properties of Hybrid Polymer Composite Reinforced by Date Palm Fibers and Rice Husks as a Construction Material" Al-Nahrain Journal for Engineering Sciences, Vol. 19, No. 1, pp. 56-65, 2017.

[12]         Boumhaout, M. Boukhattem, L. Hamdi, H. Benhamou, B. and Nouh, F. A., "Thermomechanical Characterization of a Bio-Composite Building Material: Mortar Reinforced with Date Palm Fibers Mesh" Construction and Building Materials, Vol. 135, pp. 241-250, 2017.

[13]                                                                     Saleh, M. A. Al Haron, M. H. Saleh, A. A. and Farag, M. "Fatigue Behavior and Life Prediction of Biodegradable Composites of Starch Reinforced with Date Palm Fibers" International Journal of Fatigue, Vol. 103, pp. 216-222, 2017.

[14]         Alawar, A. Hamed, A. M. and Al-Kaabi, K., "Characterization of Treated Date Palm Tree Fiber as Composite Reinforcement" Composites Part B, Vol. 40, pp. 601-606, 2009.

[15]         Ibrahim, H. Farag, M. Megahed, H. and Mehanny, S., "Characteristics of Starch-Based Biodegradable Composites Reinforcedwith Date Palm and Flax Fibers" Carbohydrate Polymers, Vol. 101, pp. 11-19, 2014.

[16]Gholami, M. Ahmadi, M. S. Tavanaie, M. A. Khajeh Mehrizi, M., "Mechanical Properties of Date Palm Fiber Reinforced Polymer Composites: A Review " Polymerization, Vol. 7, No. 1, pp. 83-94, 2017 (in Persianفارسی )