Influence of organically modified nanoclay on the performance of pineapple leaf fiber‐reinforced polypropylene nanocomposites

Abstract

Polypropylene/Pine apple leaf fiber (PP/ PALF)-reinforced nanocomposites were fabricated using melt blending technique in a twin-screw extruder (Haake Rheocord 9000). Variation in mechanical properties, crystallization behavior, water absorption, and thermal stability with the addition of nanoclay in PP/PALF composites were investigated. It was observed that the tensile, flexural, and impact properties of PP increase with the increase in fiber loading from 10 to 30 wt %. Composites prepared using 30 wt % PALF and 5 wt % MA-g-PP exhibited optimum mechanical performance with an increase in tensile strength to 31%, flexural strength to 45% when compared with virgin PP. Addition of nanoclay results in a further increase in tensile and flexural strength of PP/PALF composites to 20 and 24.3%, which shows intercalated morphology. However, addition of nanoclay does not show any substantial increase in impact strength when compared with PP/PALF composites. Dynamic mechanical analysis tests revealed an increase in storage modulus (E 0 ) and damping factor (tan d), confirming a strong influence between the fiber/nanoclay and MA-g-PP. Differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis thermograms also showed improved thermal properties when compared with the virgin matrix. TEM micrographs also showed few layers of agglomerated clay galleries along with mixed nanomorphology in the nanocomposites. Wide angle X-ray diffraction studies indicated an increase in d-spacing from 22.4 Å in Cloisite 20A to 40.1 Å in PP/PALF nanocomposite because of improved intercalated morphology.

Tarımsal atıklardan elde edilen sürdürülebilir tekstil lifleri: Ananas yaprağı lifleri

“…Ananas yaprağı lifleri, hasat sonrasında ananas yaprakların üst yüzeylerinde bulunan epidermis tabakasının bazı biyolojik ya da mekanik işlemler yardımı ile uzaklaştırılıp lif demetlerinin ortaya çıkartılması işlemi ile elde edilmektedir [51,55] (Şekil 2). Birçok kimyasal bileşenin bir araya gelmesi ile oluşan ananas yaprağı lifleri (PALF lifleri), yüksek oranda polisakkarit ve lignin içeren aynı zamanda az miktarlarda da olsa yağ, vaks, pektin, üronik asit, anhidrid, pentosan, renkli pigmet ve inorganik maddeler içeren çok hücreli lignoselülozik liflerdir [6,7,16,18,23,27,29,34,41,59,[62][63][64].…”

“…Tablo 6. Ananas lifleri ile diğer liflerin özelliklerinin karşılaştırılması (Properties comparision of pineapple leaf fiber with other natural fibers) [26,32,93,99,109] ) olan ananas yaprağı liflerinin sert bir lif olduğu, ananas liflerinin mikrofibril açısı ve yüksek selüloz oranı sayesinde üstün mekanik özelliklere sahip olduğu kaydedilmiştir [6,7,12,20,27,45]. Bazı kaynaklarda mikrofibril açısı 5-15 o arasında değişir olarak belirtilmektedir [26,46].…”

“…Ananas yaprağı lifleri, kompozit yapılar içerisinde termosetler, termoplastikler, biyobozunur plastikler ve doğal kauçuk [7,33,40,128] gibi çeşitli matris malzemeleri ile birlikte kullanımına sık rastladığımız cam lifleri gibi yüksek mukavemet özeliklerine sahip sentetik lifler yerine alternatif oluşturabilecek potansiyele sahiptir [10,33]. Özellikle son yıllarda oldukça mühim hale gelen biyo-kompozit (yeşil kompozit) malzemeler için, doğal lifler büyük önem taşımaktadır ve ananas lifleri uygun niteliklere sahip doğal lifler arasında öne çıkan lif türlerinden biridir [6,8,15,23,40,69,111,129].…”

“…Yüksek mukavemet, iyi mekanik özellikleri ve sentetik liflere kıyasla kısmen düşük fiyat avantajı ile kompozit malzemelerin üretiminde oldukça yüksek bir kullanım potansiyelini bünyesinde barındırmaktadır [7,8,13,23,31,40,111,128]. Literatürde polyester [9,23,33,45] , polipropilen [7,8,23,30,33,45], polietilen [9,30,33,45,131,132], fenolformaldehit, polikarbonat [45,133] ve benzeri gibi birçok matris çeşidi ile birlikte kullanımına rastlamak mümkündür.…”

“…Sadece tekstil materyallerinde değil tekstil liflerinin kullanıldığı tüm alanlarda sentetik lifler yerine alternatif oluşturabilecek benzer özelliklerde doğal liflerin kullanılması mümkündür. Özellikle kompozit malzemelerde güçlendirici olarak kullanılabilen çok sayıda doğal lif çeşidi bulunmaktadır [6][7][8][9][10][11][12][13][14]. Ayrıca her geçen gün azalan petrol kaynakları göz önüne alındığında, her yıl kendiliğinden yenilenen doğal materyallerin kullanımı hem çevresel hem de ekonomik anlamda avantajlı hale gelmektedir [7,9,15,16].…”