Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці
Natural fibre reinforced polymer composites nowadays are considered to be attractive cheap, safe and eco-friendly materials. The main problem of such composites related to the hydrophilicity of plant fibres may be successfully solved by chemical modification of their surface. However, some character...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/709 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543953904467968 |
|---|---|
| author | Samoilenko, T. F. Yashchenko, L. M. Yarova, N. V. Leta, O. O. Brovko, O. O. |
| author_facet | Samoilenko, T. F. Yashchenko, L. M. Yarova, N. V. Leta, O. O. Brovko, O. O. |
| author_sort | Samoilenko, T. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:50:52Z |
| description | Natural fibre reinforced polymer composites nowadays are considered to be attractive cheap, safe and eco-friendly materials. The main problem of such composites related to the hydrophilicity of plant fibres may be successfully solved by chemical modification of their surface. However, some characteristics of the materials may be suppressed after this procedure. Therefore, the aim of the research is to find out the impact of chemical modification of filler on thermooxidative stability, tensile and flexural strength, as well as on biodegradability of polymer composites. The novelty of this work is in the examining new materials on the basis of Si-containing epoxyurethanes and chemically treated hemp woody core (HWC). Woody core that is the side product of hemp industry requiring its apropriate utilization was exposed to mercerization with sodium hydroxide solution and to further functionalization with epoxidized soybean oil (ESO) or 3-aminopropyltriethoxysilane (APS). Raw and surface treated HWC was used as reinforcement for two types of organic-inorganic epoxyurethane matrices made from sodium silicate, polyurethane prepolymer based on polyisocyanate and castor oil, and either diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) or ESO as epoxy component.Functionalization of HWC led to better mechanical properties of composites. Compared to the corresponding materials including untreated filler, maximum increase in flexural strength (26 %) was observed for the samples with ESO-containing epoxyurethane and silanized HWC, while maximum increase in tensile strength (53 %) was revealed for the ones with DGEBA-containing epoxyurethane and oil treated HWC. Thermooxidative stability was also higher for composites reinforced with functionalized HWC. The specimens with APS-treated HWC performed the best at thermal decomposition. The values of their T50% were up to 68 °C more than those for composites with unmodified filler. At the same time, the samples based on APS- or ESO-treated HWC were the most resistant to biodegradation, which may be concluded from their smallest weight loss during soil burial test. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:13Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-709 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:39Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7092025-06-19T09:50:52Z Mechanical, thermooxidative and biodegradable properties of composites from epoxyurethanes and chemically modified hemp woody core Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці Samoilenko, T. F. Yashchenko, L. M. Yarova, N. V. Leta, O. O. Brovko, O. O. hemp woody core chemical modification of filler mercerization silane treatment epoxidized soybean oil treatment epoxyurethanes natural fiber reinforced polymer composites interfacial adhesion soil burial test biodegradation конопляна костриця хімічна модифікація наповнювача мерсеризація обробка силаном обробка епоксидованою соєвою олією епоксиуретани підсилені природними волокнами полімерні композити міжфазна адгезія тестування при закопуванні в ґрунт біорозкладання Natural fibre reinforced polymer composites nowadays are considered to be attractive cheap, safe and eco-friendly materials. The main problem of such composites related to the hydrophilicity of plant fibres may be successfully solved by chemical modification of their surface. However, some characteristics of the materials may be suppressed after this procedure. Therefore, the aim of the research is to find out the impact of chemical modification of filler on thermooxidative stability, tensile and flexural strength, as well as on biodegradability of polymer composites. The novelty of this work is in the examining new materials on the basis of Si-containing epoxyurethanes and chemically treated hemp woody core (HWC). Woody core that is the side product of hemp industry requiring its apropriate utilization was exposed to mercerization with sodium hydroxide solution and to further functionalization with epoxidized soybean oil (ESO) or 3-aminopropyltriethoxysilane (APS). Raw and surface treated HWC was used as reinforcement for two types of organic-inorganic epoxyurethane matrices made from sodium silicate, polyurethane prepolymer based on polyisocyanate and castor oil, and either diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA) or ESO as epoxy component.Functionalization of HWC led to better mechanical properties of composites. Compared to the corresponding materials including untreated filler, maximum increase in flexural strength (26 %) was observed for the samples with ESO-containing epoxyurethane and silanized HWC, while maximum increase in tensile strength (53 %) was revealed for the ones with DGEBA-containing epoxyurethane and oil treated HWC. Thermooxidative stability was also higher for composites reinforced with functionalized HWC. The specimens with APS-treated HWC performed the best at thermal decomposition. The values of their T50% were up to 68 °C more than those for composites with unmodified filler. At the same time, the samples based on APS- or ESO-treated HWC were the most resistant to biodegradation, which may be concluded from their smallest weight loss during soil burial test. Підсилені природними волокнами полімерні композити нині розглядають як привабливі дешеві, безпечні й екологічні матеріали. Головну проблему таких композитів, пов’язану з гідрофільністю рослинних волокон, можна успішно вирішити хімічним модифікуванням їхньої поверхні. Однак, після цього деякі характеристики матеріалів можуть погіршуватися. Зважаючи на це, метою дослідження є з'ясувати вплив хімічного модифікування наповнювача на термоокисну стабільність полімерних композитів, міцність на згин і на розрив, а також на здатність до біорозкладання. Новизною даної роботи є дослідження нових матеріалів на основі Si-вмісних епоксиуретанів і хімічно обробленої конопляної костриці (КК). Кострицю, яка є побічним продуктом конопляної промисловості з необхідністю раціональної утилізації, мерсеризували розчином натрій гідроксиду, а надалі функціоналізували епоксидованою соєвою олією (ЕСО) або 3-амінопропілтриетоксисиланом (АПС). Нативну та поверхнево оброблену КК використовували як підсилювач для двох типів органо-неорганічних епоксиуретанових матриць, виготовлених з натрій силікату, поліуретанового форполімера на основі поліізоціанату та рицинової олії, та дигліцидилового етеру бісфенолу-А (ДГЕБА) або ЕСО як епоксидної складової.Функціоналізація КК зумовила поліпшення механічних властивостей композитів. Порівняно з відповідними матеріалами, які містять необроблений наповнювач, найбільше зростання міцності на згин (26 %) спостерігали для зразків з ЕСО-вмісним епоксиуретаном і силанізованою КК, тоді як найбільше зростання міцності на розрив (53 %) виявили для зразків з ДГЕБА-вмісним епоксиуретаном і КК, обробленою олією. Термоокисна стабільність також була вищою для композитів, підсилених функціоналізованою КК. При термічному розкладанні найкраще зарекомендували себе зразки з КК, обробленою АПС. Їхні значення T50% були до 68 °C вищими, ніж у композитів з немодифікованим наповнювачем. Водночас, зразки на основі КК, обробленої АПС або ЕСО, були найбільш стійкими до біорозкладання, про що можна зробити висновок з їхньої найменшої втрати маси під час тестування при закопуванні в ґрунт. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-02-21 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/709 10.15407/hftp15.01.067 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 67-76 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 1 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 67-76 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 1 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 67-76 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/709/724 Copyright (c) 2024 T. F. Samoilenko, L. M. Yashchenko, N. V. Yarova, O. O. Leta, O. O. Brovko |
| spellingShingle | конопляна костриця хімічна модифікація наповнювача мерсеризація обробка силаном обробка епоксидованою соєвою олією епоксиуретани підсилені природними волокнами полімерні композити міжфазна адгезія тестування при закопуванні в ґрунт біорозкладання Samoilenko, T. F. Yashchenko, L. M. Yarova, N. V. Leta, O. O. Brovko, O. O. Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title | Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title_alt | Mechanical, thermooxidative and biodegradable properties of composites from epoxyurethanes and chemically modified hemp woody core |
| title_full | Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title_fullStr | Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title_full_unstemmed | Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title_short | Механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| title_sort | механічні, термоокисні та біорозкладні властивості композитів з епоксиуретанів і хімічно модифікованої конопляної костриці |
| topic | конопляна костриця хімічна модифікація наповнювача мерсеризація обробка силаном обробка епоксидованою соєвою олією епоксиуретани підсилені природними волокнами полімерні композити міжфазна адгезія тестування при закопуванні в ґрунт біорозкладання |
| topic_facet | hemp woody core chemical modification of filler mercerization silane treatment epoxidized soybean oil treatment epoxyurethanes natural fiber reinforced polymer composites interfacial adhesion soil burial test biodegradation конопляна костриця хімічна модифікація наповнювача мерсеризація обробка силаном обробка епоксидованою соєвою олією епоксиуретани підсилені природними волокнами полімерні композити міжфазна адгезія тестування при закопуванні в ґрунт біорозкладання |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/709 |
| work_keys_str_mv | AT samoilenkotf mechanicalthermooxidativeandbiodegradablepropertiesofcompositesfromepoxyurethanesandchemicallymodifiedhempwoodycore AT yashchenkolm mechanicalthermooxidativeandbiodegradablepropertiesofcompositesfromepoxyurethanesandchemicallymodifiedhempwoodycore AT yarovanv mechanicalthermooxidativeandbiodegradablepropertiesofcompositesfromepoxyurethanesandchemicallymodifiedhempwoodycore AT letaoo mechanicalthermooxidativeandbiodegradablepropertiesofcompositesfromepoxyurethanesandchemicallymodifiedhempwoodycore AT brovkooo mechanicalthermooxidativeandbiodegradablepropertiesofcompositesfromepoxyurethanesandchemicallymodifiedhempwoodycore AT samoilenkotf mehaníčnítermookisnítabíorozkladnívlastivostíkompozitívzepoksiuretanívíhímíčnomodifíkovanoíkonoplânoíkostricí AT yashchenkolm mehaníčnítermookisnítabíorozkladnívlastivostíkompozitívzepoksiuretanívíhímíčnomodifíkovanoíkonoplânoíkostricí AT yarovanv mehaníčnítermookisnítabíorozkladnívlastivostíkompozitívzepoksiuretanívíhímíčnomodifíkovanoíkonoplânoíkostricí AT letaoo mehaníčnítermookisnítabíorozkladnívlastivostíkompozitívzepoksiuretanívíhímíčnomodifíkovanoíkonoplânoíkostricí AT brovkooo mehaníčnítermookisnítabíorozkladnívlastivostíkompozitívzepoksiuretanívíhímíčnomodifíkovanoíkonoplânoíkostricí |