Hybrid bio-composite from talc, woo

Hybrid bio-composite from talc, wood fiber and bioplastic:
Fabrication and characterization
Sanjeev Singh a, Amar K. Mohanty b,*, Manju Misra b
a School of Packaging Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA
b Bioproducts Discovery and Development Centre, Department of Plant Agriculture and School of Engineering, University of Guelph, NlG 2W1, Guelph, Ontario, Canada
a r t i c l e i n f o
Article history:
Received 17 November 2008
Received in revised form 20 October 2009
Accepted 28 October 2009
Keywords:
A. Fiber
A. Wood
A. Polymer-matrix composites (PMCs)
B. Surface properties
a b s t r a c t
This investigation deals with the development of hybrid composites from wood fiber, talc and a bioplastic
i.e., polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) using the extrusion–injection molding. Synergistic
improvement in the mechanical properties of PHBV–wood fiber composites were obtained with the additional
reinforcement of micro sized talc in it. The compositional design of hybrid green composites primarily
focuses to create a balance among the cost effectiveness, the environment friendliness and the
characteristics of the hybrid composites. The hybrid green composites showed a pronounced leap of
200% in the Young’s and flexural modulus with the dual reinforcement of 20 wt.% talc and 20 wt.% wood
fiber in PHBV matrix. The dynamic-mechanical and thermo-mechanical properties of the composite were
experimentally determined and show similar trend. The theoretical reasoning based on the surface
energy parameters of the interacting components in the composite is elaborated to explain the reinforcing
effect of talc and wood fiber. The Morphological analysis of the hybrid composite was carried out
using the scanning electron microscopy (SEM), to study the interfacial interactions among the different
components in the hybrid composite. The quantitative decrease of 36% in coefficient of linear thermal
expansion, and the improvement in heat deflection temperature of the hybrid composite was also
observed. This investigation was based on the structure–property-processing, co-relationships of the
three components in order to obtain hybrid composites.
 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Introduction
The growing demand to substitute petroleum based products
have increased the focus on bio based resources among which
biopolymers are gaining an increasing popularity. Polyhydroxyalkanoates
(PHAs), a bacterial polyester produced as a microbial
energy reserve lie well within the parameters of biopolymer definition.
Polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV), an eminent PHA
is widely accepted in the applications of medical field. Some of its
physical and mechanical properties resemblance to polypropylene
has tempted researchers to explore its applications for structural,
packaging and automotive sectors. However, its narrow processing
temperature range, thermal degradability, low toughness
and post crystallization phenomena does not allow to render its
capability to perform, as the material for the afore mentioned
applications. Natural or wood fiber reinforcement of PHBV matrix
is a step forward in the direction to improve its performance as a
material while retaining the concept of fully biodegradable material.
The abundance, economical, renewable, environment friendliness
and easy assimilation to the processing techniques, make
these as a sustainable reinforcing agent in the plastics. Inorganic
particulate (clay, talc, CaCO3) reinforcement in plastics is a common
practice to improve the mechanical properties of plastic in
the composite industry. Virgin and surface treated talc filled biopolymer
composites have also been reported by Huda et al. [1]
and Whaling et al. [2]. Talc is a 2:1 layer phyllosilicate mineral
with Mg3(Si4O10)–(OH)2 as the unit structure. Talc alone or in
combination with other particulate filler has been used as reinforcement
in certain thermoplastics like polypropylene, nylon to
improve upon their stiffness, tensile strength, creep resistance
and deformation temperature. In addition to these it also reduces
shrinkage and enhances scratch hardness and surface quality of
the final product [3–9]. The low cost and ease of use in processing
makes it a profitable material to the processing industry. The major
drawback of talc is that it limits the ductility and eventually
reduces the toughness of the thermoplastic. The high density
(2.5–2.7 gm/cm3) increases the weight to volume ratio of its
composite, when used in a significant amount as a second constituent.
In composites, surface wettability is a crucial parameter
responsible for the interaction between talc particles and the
polymer matrix. Kaggwa et al. reports the water contact angle
of talc as 90, and other researchers also report within the range
of 60–90, therefore characterizing it as a hydrophobic material
[10].
1359-835X/$

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ส่วนประกอบทางชีวภาพจากแป้ง ไม้ไฟเบอร์ และพลาสติกผสม:การผลิตและสมบัติเมือสิงห์คำ อมาร์ Mohanty คุณ b, *, Manju Misra bโรงเรียนมหาวิทยาลัยบรรจุมิชิแกน East Lansing, MI 48824 สหรัฐอเมริกาb Bioproducts ค้นพบศูนย์พัฒนา ภาควิชาพฤกษศาสตร์ และเกษตรคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัย Guelph, NlG 2W1, Guelph, Ontario ประเทศแคนาดาr t ฉัน c l e ฉัน n f oบทความประวัติ:ได้รับ 17 2551 พฤศจิกายนรับแบบฟอร์มที่ปรับปรุง 20 2552 ตุลาคมยอมรับ 28 2552 ตุลาคมคำสำคัญ:A. ไฟเบอร์A. ไม้คอมโพสิต A. พอลิเมอร์เมทริกซ์ (PMCs)B. ผิวคุณสมบัติแบบ b s t r c tนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของคอมโพสิตแบบผสมผสานจากใยไม้ แป้ง และแบบพลาสติกเช่น polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) โดยใช้การอัดฉีด พลังการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุผสมเส้นใย PHBV – ไม้ได้รับ ด้วยเพิ่มเติมเหล็กเสริมของไมโครขนาดแป้งมัน แบบ compositional ผสมเขียวคอมโพสิตเป็นหลักเน้นการสร้างความสมดุลระหว่างต้นทุนประสิทธิผล เป็นมิตรสิ่งแวดล้อมและลักษณะของการผสมคอมโพสิต คอมโพสิตผสมสีเขียวพบว่ากระโดดออกเสียงของ200% ของหนุ่มสาว และโมดูลัส flexural มีเหล็กเสริมสอง 20 wt.% แป้งและไม้ wt.% 20เส้นใยในเมตริกซ์ PHBV มีคุณสมบัติแบบไดนามิกเครื่องกล และเครื่อง กลเทอร์โมของคอมโพสิตexperimentally กำหนด และแสดงแนวโน้มที่คล้ายกัน เหตุผลทฤษฎีตามพื้นผิวพารามิเตอร์พลังงานประกอบ interacting ในคอมโพสิตเป็น elaborated อธิบายในภาคเอกชนผลของแป้งและไม้ไฟเบอร์ ได้รับการดำเนินการวิเคราะห์ของคอมโพสิตแบบผสมผสานใช้ microscopy อิเล็กตรอนสแกน (SEM), เรียนโต้ interfacial หมู่ที่แตกต่างกันส่วนประกอบในการผสมคอมโพสิต เชิงปริมาณลดลง 36% ในสัมประสิทธิ์ความร้อนเชิงเส้นขยาย และปรับปรุงในอุณหภูมิความร้อน deflection ของคอมโพสิตแบบผสมผสานยังสังเกต นี้เป็นไปตามโครงสร้างคุณสมบัติการประมวลผล ความสัมพันธ์ร่วมของการส่วนประกอบที่สามเพื่อให้ได้การผสมคอมโพสิต2009 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด1. บทนำผลิตภัณฑ์ตามความต้องการเพิ่มขึ้นเพื่อทดแทนน้ำมันได้เพิ่มความสำคัญกับทรัพยากรชีวภาพอยู่ระหว่างbiopolymers กำลังได้รับความนิยมที่เพิ่มขึ้น Polyhydroxyalkanoates(PHAs), ผลิตโพลีเอสเตอร์แบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์ที่พลังงานสำรองโกหกดีภายในพารามิเตอร์ของนิยาม biopolymerPolyhydroxybutyrate-บริษัท-valerate (PHBV), มีผาอีกอย่างกว้างขวางเป็นยอมรับในการใช้งานของฟิลด์ทางการแพทย์ บางตัวคุณสมบัติทางกายภาพ และทางกลรูปโพรพิลีนมียั่วนักวิจัยสำรวจการใช้งานสำหรับโครงสร้างภาคยานยนต์ และบรรจุภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม การประมวลผลที่แคบนึ่งต่ำ อุณหภูมิ ความร้อน degradabilityและไม่อนุญาตให้โพสต์เกิดปรากฏการณ์แสดงความความสามารถในการดำเนินการ วัสดุสำหรับการดังกล่าวใช้งาน เสริมสร้างเส้นใยธรรมชาติ หรือไม้ของเมทริกซ์ PHBVเป็นขั้นตอนไปตามทิศทางการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานเป็นการวัสดุยังคงแนวความคิดวัสดุย่อยสลายยากอย่างเต็มอุดมสมบูรณ์ ประหยัด หมุน เวียน ล้อมและทำการผสมกลมกลืนกลายกับเทคนิคการประมวลผลเหล่านี้เป็นตัวแทนอย่างยั่งยืนเสริมในพลาสติก อนินทรีย์ฝุ่น (ดิน แป้ง CaCO3) เสริมแรงในพลาสติกเป็นการทั่วไปปฏิบัติเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของพลาสติกในอุตสาหกรรมคอมโพสิต พระนางพรหมจารีและผิวถือว่าแป้งเติม biopolymerคอมโพสิตยังถูกรายงานโดยฮุดะ et al. [1]และ al. et Whaling [2] แป้งเป็นแร่ phyllosilicate ชั้น 2:1กับ Mg3 (Si4O10) – (OH) 2 เป็นโครงสร้างหน่วยงาน แป้งเพียงอย่างเดียว หรือในมีการใช้ร่วมกับฟิลเลอร์อื่น ๆ ฝุ่นเป็นเหล็กเสริมในบาง thermoplastics เช่นโพรพิลีน ไนล่อนเพื่อปรับปรุงตนความแข็ง แข็งแรง ต้านทานการคืบและอุณหภูมิแมพ นอกจากนี้ แล้วยังช่วยลดหดตัว และช่วยเพิ่มความแข็งของรอยขีดข่วนและคุณภาพผิวของสุดท้ายผลิตภัณฑ์ [3-9] ต้นทุนต่ำและง่ายต่อการใช้ในการประมวลผลทำให้วัสดุมีกำไรการอุตสาหกรรมแปรรูป หลักการเสียเปรียบของแป้งคือ ว่า มันจำกัดเกิดความเหนียวโดยที่ และในที่สุดลดนึ่งของเทอร์โมพลาสติก ความหนาแน่นสูง(2.5-2.7 กรัม/cm3) เพิ่มน้ำหนักต่อปริมาตรของของสิต เมื่อใช้เป็นวิภาคสองอย่างมากคอมโพสิต ความสามารถพื้นผิวเปียกได้เป็นพารามิเตอร์สำคัญรับผิดชอบสำหรับการโต้ตอบระหว่างอนุภาคแป้งและพอลิเมอร์เมทริกซ์ Kaggwa et al. รายงานมุมติดต่อน้ำของแป้งเป็น 90 และนักวิจัยอื่น ๆ รายงานยังอยู่ในช่วงของ 60 – 90 จึงกำหนดลักษณะของมันเป็นวัสดุ hydrophobic[10]1359-835 X / $

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

คอมโพสิตชีวภาพจากแป้งผสมเส้นใยไม้และพลาสติกชีวภาพ :
ประกอบและคุณสมบัติ
ซานจีฟซิงห์ , Amar K . mohanty B * จูมิสรา b
โรงเรียนของมหาวิทยาลัยอีสต์แลนซิงรัฐมิชิแกนบรรจุภัณฑ์ มิ 48824 อเมริกา :
b bioproducts การค้นพบและพัฒนาศูนย์ , กรมโรงงานและโรงเรียนวิศวกรรม มหาวิทยาลัย ของกู , nlg 2w1 Guelph Ontario , ประเทศแคนาดา
,A R T i C L E n f o
บทความประวัติ : 17 พฤศจิกายน 2008

ได้รับรับแก้ไขแบบฟอร์ม 20 ตุลาคม 2552
รับ 28 ตุลาคม 2552
คำสำคัญ :
.

. . . ไม้เส้นใยพอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิต ( PMCs )
.
B คุณสมบัติพื้นผิว S T R A C T
คดีนี้เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของคอมโพสิทจากเส้นใยไม้ผสม แป้ง และพลาสติกชีวภาพ
เช่นโพลีไฮดรอกซีบิวทิเรต Co valerate ( phbv ) ใช้รีดและฉีดพลาสติก การปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของซิ
ใน phbv –ไม้ไฟเบอร์คอมโพสิต ได้เสริมเพิ่มเติม
ของไมโครขนาดแป้งในมัน โดยการออกแบบของส่วนประกอบคอมสีเขียวลูกผสมเป็นหลัก เน้นสร้างสมดุลระหว่าง
ลดค่าใช้จ่าย , สภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรและ
ลักษณะพื้นผิวของลูกผสม ไฮบริดคอมโพสิตมีสีเขียวออกเสียงเผ่นของ
200 % ในเด็กและการดัดัสกับการเสริมแรงด้วยแป้ง 20 โดยน้ำหนักและ 20 % โดยน้ำหนักเส้นใยไม้
phbv เมทริกซ์ พลวัตเชิงกลและสมบัติเชิงกลของวัสดุผสมเทอร์โมมี
การทดลองและแสดงแนวโน้มที่คล้ายคลึงกัน เหตุผลทางทฤษฎีตามพื้นผิว
ค่าพลังงานของการโต้ตอบส่วนประกอบในคอมโพสิต คือ อธิบาย อธิบาย การเสริมผลของแป้งและเส้นใยไม้ การวิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของคอมโพสิต ไฮบริดข้อมูล
โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ( SEM ) เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆของ
ในคอมโพสิต ลูกผสมปริมาณลดลงจาก 36% ในสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน
เชิงเส้นและการปรับปรุงในการความร้อนอุณหภูมิของคอมโพสิตไฮบริดยัง
) การตรวจสอบนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและคุณสมบัติของความสัมพันธ์ร่วมของ
3 ส่วน เพื่อให้ได้วัสดุไฮบริด .
 2009 บริษัท จำกัด .
1 บทนำ
ความต้องการเพิ่มขึ้นเพื่อทดแทนผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียม
เพิ่มเน้นใช้ทรัพยากรชีวภาพของโปรตีนเพิ่มขึ้นซึ่ง
ดึงดูดความนิยม polyhydroxyalkanoates
( ยัง ) , แบคทีเรียผลิตโพลีเอสเตอร์เป็นสำรองพลังงานจุลินทรีย์
โกหกได้ดีภายในพารามิเตอร์ของคำนิยามแบบ .
โพลีไฮดรอกซีบิวทิเรต Co valerate ( phbv ) ,
ผาเด่นได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในการประยุกต์ด้านการแพทย์ บางส่วนของ
สมบัติทางกายภาพและเชิงกลของพอลิพรอพิลีน
มีความคล้ายคลึงล่อลวงนักวิจัยสำรวจการใช้งานสำหรับโครงสร้าง
บรรจุภัณฑ์และภาคอุตสาหกรรมยานยนต์ . อย่างไรก็ตาม มันแคบการประมวลผล
อุณหภูมิความร้อนการสลายตัวต่ำเหนียว
โพสต์และปรากฏการณ์การไม่อนุญาตให้ตน
ความสามารถในการเป็นวัสดุสำหรับงานดัง กล่าว
. ธรรมชาติ หรือไม้ไฟเบอร์เสริมแรง phbv เมทริกซ์
เป็นขั้นตอนไปข้างหน้าในทิศทางเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของมันเป็น
วัสดุในขณะที่การรักษาแนวคิดของครบ ย่อยสลายวัสดุ .
ความอุดมสมบูรณ์ , ประหยัด , พลังงานทดแทน , สิ่งแวดล้อมเป็นมิตรและง่ายต่อการประมวลผลการ

เทคนิคให้เหล่านี้อย่างยั่งยืนซึ่งตัวแทนในพลาสติก อนินทรีย์
อนุภาค ( ดิน , แป้งโรยตัว , CaCO3 ) เสริมแรงในพลาสติกเป็นสามัญ
ฝึกเพื่อปรับปรุงสมบัติเชิงกลของพลาสติก
อุตสาหกรรมคอมโพสิต บริสุทธิ์และผิวแป้งเติมไบโอโพลีเมอร์
คอมโพสิตยังได้รับรายงาน โดย huda et al . [ 1 ]
ปลาวาฬและ et al . [ 2 ] แป้งเป็น 2 : 1 ชั้นแร่
ฟิลโลซิลิเกตกับ mg3 ( si4o10 ) – ( OH ) 2 เป็นโครงสร้างหน่วย แป้งอย่างเดียวหรือผสมกับอนุภาคอื่น ๆเติม

ถูกใช้เป็นการเสริมแรงในพลาสติกบางอย่างเช่นโพรพิลีน , ไนลอน

ปรับปรุงความแข็งแรงของแรงดึง และการต้านทาน
อุณหภูมิน่ารังเกียจ นอกจากนี้มันยังช่วยลดการหดตัว และช่วยเพิ่มความแข็งและ

คุณภาพผิวของเกาผลิตภัณฑ์สุดท้าย 3 ) [ 9 ] ราคาถูกและใช้งานง่ายในการประมวลผล
ทำให้วัสดุทำกำไรให้อุตสาหกรรมการประมวลผล ข้อเสียเปรียบหลักของแป้ง
คือว่ามันกัดความเหนียวและในที่สุด
ช่วยลดความเหนียวของเทอร์โม .
มีความหนาแน่นสูง (  2.5 - 2.7 กรัมลิตร ) เพิ่มน้ำหนักต่อปริมาตรของ
คอมโพสิตเมื่อใช้จำนวนมากเป็นส่วนประกอบ 2 .
ในคอมโพสิตที่เปียกพื้นผิวเป็นสำคัญ รับผิดชอบค่า

และอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคแป้งพอลิเมอร์เมทริกซ์ kaggwa et al . รายงานน้ำติดต่อมุม
ของแป้งเป็น 90  และนักวิจัยอื่น ๆ นอกจากนี้ รายงานในช่วง
60 – 90  ดังนั้น ลักษณะเป็นวัสดุ ) [ 10 ]

1359-835x / $ .