Международный научный коллектив из России, Индии и Тайланда представил технологию изготовления армирующего (упрочняющего) композита из оболочки кокосового ореха. Благодаря своей легкости и прочности, он может использоваться для покрытия автобанов, создания интерьеров ж/д вагонов и авиасалонов, и бытовых нужд.
Натуральные волокна - кокос, сизаль, джут, конопля, бамбук - все более востребованы в промышленности, поскольку они обладают высокой механической прочностью и жесткостью, отличной термической стабильностью и коррозионной стойкостью. Производители все чаще используют их для замены синтетических волокон, как бюджетные, доступные и экологически чистые решения.
Ученые НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из Индии и Тайланда изготовили так называемый грин-композит, в основе которого кокосовое волокно, армированное фенолформальдегидным композитом (на основе фенольной смолы - синтетического полимера).
Композиты из кокосового волокна с добавлением 60% и 40% фенолформальдегида были изготовлены методом ручной укладки с последующим компрессионным формованием. Исследование проводили путем испытаний на растяжение, изгиб, ударную вязкость, а также измерения скорости водопоглощения и характеристик биоразлагаемости.
По словам разработчиков, результаты подтверждают превосходство механических свойств грин-композита по сравнению с натуральным кокосовым волокном благодаря низкому содержанием гидрофильных гидроксильных групп и меньшим количеством примесей.
Для оптимизации технологии исследователи сравнивали два вида волокон - обычное и мерсеризированное - обработанное концентрированным раствором едкого натра (являющегося самой распространенной щелочью) и промытое горячей и холодной водой. Образцы мерсеризованного композита показали модуль упругости около 45-60% и предел прочности при растяжении на 30-40% выше по сравнению с необработанным образцом. Это связано с образованием особой шероховатой поверхности на волокнах в результате обработки, что обеспечивает лучшее расположение волокон и сцепление с матрицей.
Как подчеркивают авторы, превосходные результаты обработанных волокнистых композитов на основе оболочки кокоса подтверждают, что созданный композит является хорошим кандидатом для бытового и промышленного применения в отделке авиасалонов и железнодорожных вагонов, строительстве автодорог, в дизайне коммерческих интерьеров в качестве экологических покрытий стен и пола.
В России разработчики планируют адаптировать технологию, используя в качестве сырья волокна льна, конопли и крапивы.
Результаты исследования опубликованы в журнале Polymer Composites.
