1. JCCT
  2. Всі випуски
  3. Випуск 18, Номер 1, 2024
  4. Екологічно чисті композити на основі бамбука

Екологічно чисті композити на основі бамбука

JCCT.
2024;
Випуск 18, Номер 1
: cc. 44 - 56
https://doi.org/10.23939/chcht18.01.044
Автори:
  1. Tamara Tatrishvili
  2. Omari Mukbaniani
  3. Nikoloz Kvnikadze
  4. Shota Chikhladze
1
Iv. Javakhishvili Tbilisi State University, 2 Institute of Macromolecular Chemistry and Polymeric Materials, Iv. Javakhishvili Tbilisi State University
2
1 Iv. Javakhishvili Tbilisi State University, 2 Institute of Macromolecular Chemistry and Polymeric Materials, Iv. Javakhishvili Tbilisi State University
3
Ivane Javakhishvili’ Tbilisi State University, Department of Macromolecular Chemistry; Institute of Macromolecular Chemistry and Polymeric Materials, Ivane Javakhishvili Tbilisi State University
4
Institute of Macromolecular Chemistry and Polymeric Materials, Ivane Javakhishvili Tbilisi State University

Дослідження присвячено отриманню композиційних матеріалів на основі бамбука та нових екологічно чистих в'яжучих речовин з різним ступенем силілювання (15-35 %) за різних тисків і температур. Синтез проводили з використанням силільованого полістирену (полі[триметокси(4-вінілфенетил)]силану) та стирену як в'яжучої речовини й армувального агента в присутності органічних/неорганічних добавок, антиоксидантів та антипірену. Полі[триметокси(4-вінілфенетил)]силан, тверду речовину коричневого кольору, було синтезовано реакцією алкілування вінілтриметоксисилану та полістирену в присутності безводного AlCl3. У цій статті представлено розробку композитів екологічного призначення (екокомпозитів) з використанням бамбукових волокон та їхні основні механічні властивості. Поверхневі структури нових композитів досліджували кількома методами, включаючи електронну мікроскопію, енергодисперсійний рентгенівський мікроаналіз, випробування на згин, ударний тест Шарпі, термогравіметричні дослідження та визначення водопоглинання. Нові композити характеризуються добрими механічними властивостями, термостійкістю, екологічною чистотою та водопоглинанням, значно меншим за водопоглинання існуючих деревостружкових плит.

композити
полі[триметокси(4- вінілфенетил)] силан
антиоксиданти
бамбукові волокна
Фур‘є-спектроскопія
рентгенівський мікроаналіз
термогравімет- ричні дослідження
  1. Mohanty, B.N.; Sujatha, D.; Uday, D.N. Bamboo Composite Material: Game-changer for Developing Economies; 10th World Bamboo Congress, Korea 2015.
  2. Chen, H.C.; Chen, T.Y.; Hsu, C.H. Effects of Wood Particle Size and Mixing Ratios of HDPE on the Properties of the Composites.Holz Roh Werkst 2006, 64, 172–177. https://doi.org/10.1007/s00107- 005-0072-x
  3. Laemlaksakul, V.; Kaewkuekool, S. Laminated Bamboo Materials for Furniture – A Systematic Approach to Innovative Product Design. WSEAS Transactions on Advances in Engineering Education 2006, 3, 424–430.
  4. Li, S.H.; Zeng, Q.Y.; Xiao, Y.L.; Fu, S.Y.; Zhou, B.L. Biomimicry of Bamboo Bast Fiber with Engineering Composite Materials. Mater. Sci. Eng. C 1995, 3, 125–130. https://doi.org/10.1016/0928-4931(95)00115-8
  5. Zhu, J.X.; Sheng, S.L. Discussing the Ecological Quality of Bam- boo Structural Building. Journal of Building Science 2005, 21, 92–94.
  6. Shen, Z.R.; Ni, Y.; Hu, Z. Material Test and Structural Analysis For “Germany and China-Together Cooperation” Bamboo Structure Exhibition Hall. Journal of Structural Engineers 2009, 25, 51–54.
  7. Wen, Y.; Xu, K.; Tang, J.; Li, Y. Research Status and Development trend of Steel-Bamboo Composite Structure. Adv Mat Res, 2014, 893, 716–719.https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.893.716
  8. Shin, F.G.; Xian, X.J.; Zheng, W.P.; Yipp, M.W. Analyses of the Mechanical Properties and Microstructure of Bamboo-Epoxy Composites. J Mater Sci 1989, 24, 3483–3490. https://doi.org/10.1007/BF02385729
  9. Okubo, K.; Fujii, T.; Yamamoto, Y. Development of Bamboo- Based Polymer Composites and Their Mechanical Properties.Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2004, 35, 377–383. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2003.09.017
  10. Janssen, J.J.A. Building with bamboo (2nd ed.); Intermediate Technology Publication: London, 1995.
  11. Amada, S.; Ichikawa, Y.; Munekata, T.; Nagase, Y.; Shimizu K. Fiber Texture and Mechanical Graded Structure of Bamboo. Compos. B. Eng. 1997, 28, 13–20. https://doi.org/10.1016/S1359-8368(96)00020-0
  12. Abdulkareem, S.A.; Adeniyi, A.G. Production of Particleboards Using Polystyrene and Bamboo Wastes. Niger. J. Technol. 2017, 36, 788–793. http://dx.doi.org/10.4314/njt.v36i3.18
  13. Mukbaniani, O.; Aneli, J.; Buzaladze, G.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T. Composites on the Basis of Straw with Some Organic and Inorganic Binders. Oxid. Commun. 2016, 39, 2763–2777.
  14. Mukbaniani, O.; Aneli, J.; Tatrishvili, T.; Markarashvili, E.; Londaridze L.; Kvinikadze, N.; Kakalashvili, L. Wood Polymer Composite Based on a Styrene and Triethoxy(Vinylphenethyl)silane. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 35–44. https://doi.org/10.23939/chcht17.01.035
  15. Aneli, J.; Shamanauri, L.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T.; Mukbaniani, O. Polymer-Silicate Composites with Modified Minerals. Chem. Chem. Technol. 2017, 11, 201–209. https://doi.org/10.23939/chcht11.02.201
  16. Tolentino, M.S.; Carpena, J.F.; Javier, R.M.; Aquino, R.R. Thermal Treatment Temperature and Time Dependence of Contact Angle of Water on Fluorinated Polystyrene as Hydrophobic Film Coating. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2017, 205, 012024. https://doi.org/10.1088/1757-899X/205/1/012024
  17. Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.;Markarashvili, E.; Londaridze, L.; Pachulia, Z.; Pirtskheliani, N. Synthesis of Triethoxy(Vinylphenethyl)silane with Alkylation Reaction of Vinyltriethoxysilane to Styrene. Oxid. Commun. 2022, 45, 309–320.
  18. Iulianelli, G.; Bruno Tavares, M.; Luetkmeyer, L. Water Absorption Behavior and Impact Strength of PVC/Wood Flour Composites. Chem. Chem. Technol. 2010, 4, 225–229. https://doi.org/10.23939/chcht04.03.225
  19. Lee, S.-H.; Ohkita, T. Mechanical and Thermal Flow Properties of Wood Flour-Biodegradable Polymer Composites. J. Appl. Polym. Sci. 2003, 90, 1900–1905. https://doi.org/10.1002/app.12864
  20. Liu, C.; Tanaka, Y.; Fujimoto Y. Viscosity Transient Phenomenon during Drop Impact Testing and Its Simple Dynamics Model. World J.Mech. 2015, 5, 33–41. https://doi.org/10.4236/wjm.2015.53004
  21. Chudzik, J.; Bieliński, D.M.; Bratychak, M.; Demchuk, Y.; Astakhova, O.; Jędrzejczyk, M.; Celichowski, G. Influence of Modified Epoxy Resins on Peroxide Curing, Mechanical Properties and Adhesion of SBR, NBR and XNBR to Silver Wires. Part I: Application of Monoperoxy Derivative of Epoxy Resin (PO). Materials 2021, 14, 1320. https://doi.org/10.3390/ma14051320
  22. Mukbaniani, O.; Brostow, W.; Aneli, J.; Londaridze, L.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T.; Gencel, O. Wood Sawdust Plus Silylated Styrene Composites with Low Water Absorption. Chem. Chem. Technol. 2022, 16, 377–386. https://doi.org/10.23939/chcht16.03.377
  23. Mukbaniani, O.; Aneli, J.; Londaridze, L.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T. Ecologically Friendly Polymer Composites on the Base of Leafs. Oxid. Commun. 2021, 44, 908–921.
  24. Mukbaniani, O.; Brostow, W.; Aneli, J.; Markarashvili, E.; Tatrishvili, T.; Buzaladze, G.; Parulava, G. Sawdust Based Composites. Polym Adv Technol 2020, 31, 2504-2511. https://doi.org/10.1002/pat.4965
  25. Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Kvinikadze, N.; Bukia, T.; Pachulia, Z.; Pirtskheliani, N.; Petriashvili, G. Friedel-Crafts Reaction of Vinyltrimethoxysilane with Styrene and Composite Materials on Their Base. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 325–338. https://doi.org/10.23939/chcht17.02.325
  26. Mukbaniani, O.; Brostow, W.; Hagg Lobland, H.E.; Aneli, J.; Tatrishvili, T.; Markarashvili, E.; Dzidziguri, D.; Buzaladze, G. Composites Containing Bamboo with Different Binders. Pure Appl. Chem. 2018, 90, 1001–1009. https://doi.org/10.1515/pac-2017-0804
  27. Xu, G.; Wang, L.; Liu, J.; Wu, J. FTIR and XPS Analysis of the Changes in Bamboo Chemical Structure Decayed by White-Rot and Brown-Rot Fungi. Appl. Surf. Sci. 2013, 280, 799–805. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.05.065
  28. Kickelbick, G. Concepts for the Incorporation of Inorganic Building Blocks into Organic Polymers on a Nanoscale. Prog. Polym. Sci. 2003, 28, 83–114. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(02)00019-9
  29. Bledzky, A.; Letman, M.; Viksne, A.; Rence, L. A Comparison of Compounding Processes and Wood Type for Wood Fibre–PP Composites. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2005, 36, 789–797. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2004.10.029
  30. Shi, S.Q.; Gardner, D.J. Hygroscopic Thickness Swelling Rate of Compression Molded Wood Fiberboard and Wood Fiber/Polymer Composites. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2006, 37, 1276–1285. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.08.015