بررسي خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي هيبريدي چوب-پلاستيك بر پايه پلي‌اتيلن/پلي آميد و الياف تقويت‌كننده كربن

Experimental Investigation on Mechanical Properties of Wood Plastic Hybrid Campsites based on Polyethylene/Polyamide and Reinforced with Carbon Fibers

امروزه استفاده از كامپوزيت‌هاي چوب–پلاستيك به دليل مزاياي خاص در كاربرد‌هاي مختلفي گسترش يافته‌است. با اين وجودكاربرد آن‌ها در توليد قطعات ساختاري به دليل ضعف در خواص مكانيكي آن‌ها با محدوديت روبرو است. در اين پژوهش از روش توليد كامپوزيت‌هاي ميكروفايبري جهت تقويت استفاده شد كه در آن پلي آميد (PA) به عنوان فاز دوم، مورفولوژي ميكروفايبر را در زمينه اصلي پلي اتيلن (PE) در شرايط فرآيندي خاص با كشش رشته خروجي از دهانه اكسترودر تشكيل مي‌دهد. سپس در مرحله دوم توليد، قطعات نهايي در دماي زير دماي ذوب فاز PA براي حفظ مورفولوژي ميكروفايبر و اثر تقويت‌كننده قالب‌گيري شدند. زمينه اصلي پلي‌اتيلن (PE) بوده و پلي‌آميد (PA) به ميزان 20 درصد وزني به‌عنوان فاز دوم استفاده شده‌است. نسبت كشش در سه سطح 1:1، 1:3 و 1:5 متغيير در نظر گرفته شد. ميزان ذرات چوب و الياف كربن نيز به ترتيب برابر با 20 و 10 درصد وزني است. بدست‌آمده، با افزايش نسبت كشش، استحكام كششي تا 20% افزايش يافته است. همچنين استحكام كششي كامپوزيت چوب – پلاستيك هيبريدي با پلي‌آميد و الياف‌كربن نسبت به كامپوزيت پلي‌اتيلن-چوب افزايش 14 درصدي داشته است.

Nowadays, using wood-plastic composites has been growing in different applications as they provide special advantages. However, their application in structural parts was hindered due to poor mechanical properties. In this study, microfibrillation method was used for reinforcement, wherein the polyamide (PA) as the second phase forms microfiber morphology in the main polyethylene (PE) matrix, under special process conditions by stretching the outlet filament from the extruder orifice, . Then, in the second production step, the final parts were injection molded at the temperature below the melting temperature of the PA phase to preserve the microfiber morphology and reinforcing effect. Polyethylene (PE) was used as the main matrix and 20 wt.% of polyamide(PA) was used as the second phase. Stretching ratios were varied at three levels of 1:1, 1:3 and 1:5. Wood and carbon fibers contents were 20 wt.% and 10 wt.%, respectively. Based on the results, with increasing stretching ratio, tensile strength increases up to 20%. Also, the tensile strength of hybrid wood-plastic composite with polyamide and carbon fiber has increased by 14% compared to polyethylene-wood composite.