Взаимосвязи конопляного сырья в технологичных биокомпозитах

Стоит отметить, что включение волокон конопли в композиты увеличивало не только модуль Юнга, который является довольно частым результатом в литературе, но также и прочность на разрыв даже в необработанном состоянии для композитов, полученных литьем под давлением, по сравнению с чистыми. Это можно приписать комбинации уменьшенного уменьшения удлинения волокна каннабис с увеличением содержания волокна из-за явления фибрилляции.

Соотношение и взаимодействие компонентов в биокомпозитах

ES продемонстрировал значительное уменьшение аспектного отношения с увеличением содержания волокна из-за значительного увеличения сдвиговых напряжений и взаимодействий волокно-волокно, но волокна конопли оказались менее склонными к уменьшению удлинения волокна по сравнению с базальтовыми волокнами. 

Такое поведение можно приписать более низкой жесткости на изгиб волокон конопли и явлению фибрилляции, которое обычно приводит к заметному уменьшению диаметра натуральных волокон. Присутствие связующего агента, по-видимому, не играло существенной роли, поскольку аналогичные снижения коэффициента пропорциональности были обнаружены для композитов, армированных коноплей и базальтовым волокном. 

Но усилитель адгезии приводит к более низкому критическому соотношению сторон и, следовательно, к лучшему армирующему эффекту волокон. Стоит обратить внимание на распределение соотношения сторон для композитов из базальтового и волокна марихуаны, чтобы показать их эволюцию в зависимости от содержания волокна. 

При более низком содержании волокна пропорции волокна имеют широкое и несимметричное распределение, которое имеет тенденцию становиться более узким и смещаться влево, тем самым подтверждая уменьшение аспектного отношения волокна при более высоких массовых долях волокна. 

Взаимодействие в гибридных композитах

В гибридных композитах, когда соотношение массовых долей двух типов волокон варьируется, взаимодействие между этими волокнами приводит к изменению длины волокна. В этом исследовании аналогичная процедура, выполненная для композитов со связующим агентом и 15 мас.% базальта + 15 мас.% Волокон конопли, показала, что аспектные отношения были равны 25,22 ± 9,86 и 26,04 ± 8,56 для базальтовых и конопляных волокон, соответственно. 

Кроме того, средняя длина базальтовых волокон составила 327,80 ± 99,02 мкм, в то время как волокна каннабис в гибридах имели среднюю длину 558,61 ± 102,78 мкм. Значение для базальтовых волокон в гибридном композите немного выше, чем для композитов с содержанием только базальтовых волокон 30 мас.% (296,74 ± 89,46 мкм), в то время как средняя длина волокон конопли в гибридах была выше, чем у композитов из чистой травы при 30 мас.% (406,29 ± 114,49 мкм). 

Это указывает на то, что взаимодействие базальт-конопляное волокно вызывает меньшее повреждение соответствующих волокон, чем взаимодействия базальт-базальт. Также стоит упомянуть, что большинство базальтовых волокон имеют длину меньше, чем волокна конопли, и, вероятно, меньше, чем соответствующая критическая длина волокна, что может привести к выдергиванию базальтового волокна вместо его разрушения во время растягивающего нагружения композитов.

Свойства при растяжении композитов 

Чистый HDPE показал пластичное поведение, в то время как все композиты показал гораздо более макроскопическое хрупкое разрушение с линейной деформацией при более низких деформациях, за которой следует нелинейная деформация с увеличением деформации вплоть до окончательного разрушения. В общем, включение базальтовых и конопляных волокон увеличило модуль упругости и прочность чистого HDPE с лучшими результатами, предлагаемыми базальтовыми волокнами из-за их более высокой прочности и жесткости по сравнению с волокнами марихуаны. 

Было обнаружено, что деформация при разрушении уменьшается с увеличением содержания волокна, особенно для композитов с базальтовым волокном, что может быть связано с более хрупкой природой базальтовых волокон по сравнению с волокнами из конопли. Чтобы лучше различать эффективность армирования между базальтовыми и конопляными волокнами, изменение свойств при растяжении в зависимости от содержания базальтовых и волокон травы.

Заключение

Можно сделать вывод, что композиты, армированные базальтом, обладают лучшими механическими характеристиками. Кривые напряжения-деформации при растяжении для чистых композитов HDPE, HDPE / базальт, HDPE / марихуана и гибридных композитов HDPE / базальт / конопля демонстрируют более высокие внутренние механические свойства базальтовых волокон. 

Модуль для композитов с базальтовым волокном увеличивался с увеличением содержания базальта независимо от присутствия связующего агента, в то время как предел прочности на разрыв (в отличия от образца с присутствием каннабис) значительно увеличивался только до 30 мас.% в несовместимой системе.

Таким образом подтверждается, что при 40 мас.%  большая часть базальтовых волокон имели соотношение сторон ниже критического. Вместо этого такое поведение уравновешивалось увеличением адгезии волокна / матрицы в совместимой системе.