Wat zijn natuurlijke vezelcomposieten? Basisprincipes, toepassingen en toekomstige mogelijkheden

Overzicht

1. Inleiding

2. Natuurvezel-polymeercomposieten

3. Natuurlijke vezels

4. Polymeren:thermohardende en thermoplastische kunststoffen

5. Basiskenmerken

6. Parameters die NFPC's beïnvloeden

7. NFPC-toepassingen

8. Dwangfunctie voor adoptie

9. Conclusie

Inleiding

Er is de laatste jaren een strikt consumentenbewustzijn ten aanzien van nieuwe producten uit hernieuwbare bronnen. Groene marketing, nieuwe meningen over recycling, sociale invloed en verandering van cognitieve waarden hebben consumenten naar milieuvriendelijke resultaten geleid. Concreet worden composietmaterialen ontwikkeld en opnieuw ontworpen om traditionele producten te verbeteren en aan te passen en om nieuwe producten duurzaam en verantwoord te introduceren.

de laatste gepubliceerde trends in de context van composieten van natuurlijke vezels, terwijl ze inzicht verschaffen in natuurlijke vezels, polymeren met de nadruk op hun eigenschappen en toepassingen

Natural Fiber-Polymer Composieten

Natural Fiber Polymer Composieten (NFPC) zijn composietmaterialen die bestaan ​​uit een polymeermatrix ingebed met zeer sterke natuurlijke vezels.

Natuurlijke vezels in composieten

Natuurlijke vezels worden geproduceerd door planten, dieren en geologische processen. Ze kunnen worden gebruikt als onderdeel van composietmaterialen, waarbij de oriëntatie van vezels de eigenschappen beïnvloedt. In onderstaande tabel worden enkele succesvolle evoluties van natuurlijke vezels behandeld en vergeleken met E-glasvezel in het pand.

Tijdens het ontwerpen van composiet onderdelen, is de keuze van wapening een van de eerste belangrijke beslissingen die moeten worden genomen. Bij het kiezen van de juiste wapening voor uw toepassing, moet u natuurlijke vezels niet negeren als een haalbare optie totdat ze worden uitgesloten op basis van uw vereisten, omdat ze duurzaamheid in de algehele productie brengen. Er zijn echter een paar belangrijke eigenschappen waarmee u rekening moet houden voordat u de beslissing neemt. In de onderstaande tabel worden enkele voordelen en relatieve nadelen van natuurlijke vezels uitgelicht.

Polymeren:Thermoset en thermoplasten

Een ander belangrijk onderdeel van de NFPC's zijn polymeren die de natuurlijke vezels bij elkaar houden. Gewoonlijk kunnen polymeren voor structurele toepassingen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën, thermoplasten en thermoharders.

Moleculaire structuur van thermoplastische en thermohardende polymeren

De structuur van thermoplastische matrixmaterialen bestaat uit een- of tweedimensionale moleculen, dus deze polymeren hebben de neiging om zachter te worden bij een hoger warmtebereik en hun eigenschappen tijdens het afkoelen terug te draaien.

Aan de andere kant hand kunnen thermoharders worden gedefinieerd als sterk verknoopte polymeren die worden uitgehard met alleen warmte of met behulp van warmte en druk en bestraling met licht. Deze structuur geeft thermohardende polymeren goede eigenschappen, zoals hoge flexibiliteit voor het afstemmen van de gewenste uiteindelijke eigenschappen, grote sterkte en modulus.

Thermoplasten zijn wijdverbreid gebruikt voor NFPC's omdat ze meerdere keren kunnen worden hergebruikt, terwijl thermohardende polymeer ofwel een chemisch proces moet doorlopen of moet worden verbrand om te worden afgevoerd.

Basiskenmerken

De eigenschappen van natuurvezelcomposiet onderscheiden zich van elkaar. Volgens eerdere rapporten vanwege verschillende soorten vezels, bronnen en vochtomstandigheden. De prestaties van NFPC's zijn afhankelijk van factoren zoals mechanische samenstelling, microfibrillaire hoek, structuur, defecten, celafmetingen, fysieke eigenschappen, chemische eigenschappen en de interactie van een vezel met de matrix.

Eigenschappen van natuurlijke vezelcomposieten voor structurele technische toepassingen

Omdat elk product op de markt nadelen heeft, hebben natuurlijke vezelversterkte polymeercomposieten ook nadelen. De verbindingen tussen natuurlijke vezels en polymeermatrix zijn een probleem waarmee rekening wordt gehouden vanwege het onderscheid in chemische structuur tussen deze twee fasen. Het leidt tot ineffectieve stressoverdracht tijdens de interface van de NFPC's.

Natuurlijke vezels bevatten een actieve groep genaamd de hydroxylgroep, waardoor de vezels hydrofiel zijn. Bij NFPC's treedt zwakkere grensvlakbinding op tussen hydrofiele natuurlijke vezels en hydrofobe polymeermatrices vanwege de hydroxylgroep in natuurlijke vezels. Het zou NFPC's kunnen produceren met zachte mechanische en fysieke eigenschappen.

Parameters die van invloed zijn op NFPC's /h2>

Verschillende factoren kunnen van invloed zijn op de kenmerken en prestaties van NFPC's. De hydrofiele aard van de natuurlijke vezel en de vezelbelading hebben ook invloed op de composieteigenschappen. Gewoonlijk is een hoge vezelbelasting nodig om de goede eigenschappen van NFPC's te bereiken.

Thermische ontledingsbereiken voor NFPC-bestanddelen en daaropvolgende effecten op de kenmerken van het samengestelde bestanddeel

Merk op dat de toename van het vezelgehalte de trekeigenschappen van de composieten verbetert. Een andere essentiële factor die de eigenschappen en oppervlaktekenmerken van de composieten aanzienlijk beïnvloedt, zijn de gebruikte procesparameters. Om de beste eigenschappen te krijgen voor het produceren van composiet, moet men rigoureus de juiste procestechnieken en parameters kiezen. De chemische samenstelling van natuurlijke vezels heeft ook een significante invloed op de eigenschappen van het composiet, weergegeven door het percentage cellulose, hemicellulose, lignine en wassen.

NFPC-toepassingen

In deze sectie , toepassingen waar natuurlijke vezels al in gebruik zijn, waar ze kunnen worden gebruikt, en de toekomst van hun toepassingen in veel verschillende industrieën worden gepresenteerd en besproken.

Automobielindustrie

In de auto industrie komen NFPC-composieten in aanmerking voor zij- en voorpanelen van voertuigen omdat het geen primaire structurele componenten zijn. De kosten en het gewicht van voertuigen kunnen gedeeltelijk worden verlaagd wanneer NFPC-composieten de traditionele glasvezelcomposieten en aluminium in deze componenten vervangen.

Civiele techniek

natuurlijke vezel- cementcomposieten voor woningbouw zijn beperkt tot buitentoepassingen, zoals gevelbeplating en dakbedekking. Extra beschermend coatingmateriaal op deze constructies is vereist om weersinvloeden te voorkomen.

Forcing-functie voor adoptie

Verschillende industrieën zoals aangezien onder meer auto's, energie, bouw en ruimtevaart door de samenleving en regeringen worden uitgedaagd om milieuvriendelijkere producten te maken en hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. In dit opzicht heeft de Europese Commissie een "Europese richtlijn 2000/53/EG" uitgevaardigd om de herbruikbaarheid van auto's in 2005 te verhogen tot 85% voor een voertuig in gewicht. Dit percentage is in 2015 opgevoerd tot 95%.

Dit type codificatie is een belangrijke drijvende factor bij het gebruik van natuurlijke vezelcomposieten. Natuurlijke vezels zijn een aantrekkelijke optie voor industrieën om in dit scenario sociaal-economische en ecologische uitdagingen aan te gaan.

Toepassingen van natuurlijke vezelcomposieten

Bovendien zou het gebruik van natuurlijke vezels werkgelegenheid scheppen in landelijke en minder ontwikkelde gebieden, waardoor de haalbare ontwikkelingsdoelstellingen van de Verenigde Naties worden gehaald, namelijk armoede terugdringen, alomvattende en duurzame industrialisatie creëren en innovatie stimuleren, duurzame steden en gemeenschappen creëren , en verantwoorde productie en consumptie. Daarom zullen natuurlijke vezels een cruciale rol spelen in de sociaal-economische ontwikkeling van onze samenleving.

Conclusie

Mogelijke toepassingen van NFPC

Ongeacht het feit dat veel factoren van invloed zijn op het gebruik van natuurlijke vezels als versterking in op polymeer gebaseerde composieten, zijn de hernieuwbaarheid en het kostenconcurrentievermogen van natuurlijke vezels nog steeds aantrekkelijk voor alle bedrijfssectoren om mogelijkheden te onderzoeken om traditionele materialen te vervangen door natuurlijke vezels. De waarde van onderzoek in deze richting is enorm, aangezien veel problemen nog niet zijn opgelost. Het lijdt geen twijfel dat het ontwerpen van NFRP-composieten en het op de juiste manier kiezen van hun productieproces hen zal helpen om in de toekomst een van de dominante structurele materialen in de technische industrie te worden.

Bronnen

[1] Eigenschappen van natuurlijke vezelcomposieten voor structurele technische toepassingen

[2] Natuurlijke vezelcomposieten en hun toepassingen:een recensie

Over Addcomposites

Composieten toevoegen is de leverancier van het Automated Fiber Placement (AFP) systeem. Het AFP-systeem kan op maandelijkse basis worden gehuurd om te werken met thermoharders, thermoplasten, plaatsing van droge vezels of in combinatie met 3D-printers.