Composites based on polypropylene modified with natural fillers to increase stiffness

Anna Kufel,

Stanisław Kuciel

Abstrakt

Composites based on a polypropylene matrix with coffee ground powder, wood flour and tuff of a mass weight of 12.5wt% were produced by the method of injection moulding. Tests of tensile and bending strength properties were carried out and Charpy impact was determined at three temperatures: -24°C, 22°C and 80°C. Scanning electron microscopy (SEM) images were taken to assess the effects of reinforcement and homogenization of mixtures and to determine the characteristics of the microstructure. Composites with 12.5wt% coffee ground powder, wood flour and tuff were characterized by an increase the elastic modulus. Tensile strength slightly decreased for composites with ground coffee grains and tuff.

Kompozyty na osnowie polipropylenu modyfikowane naturalnymi napełniaczami w celu zwiększenia sztywności

Streszczenie

Wytworzono kompozyty na osnowie polipropylenu modyfikowane zmieloną kawą, mączką drzewną oraz tufem w ilości masowej 12.5%. Kompozyty zostały wytworzone metodą formowania wtryskowego. Została wykonana statyczna próbę rozciągania oraz zginania, a także próba udarności w trzech temperaturach eksploatacji: -24°C, 22C°, 80°C. W celu określenia charakterystyki i zbadania wpływu wzmocnienia oraz homogenizacji mieszaniny wykonano zdjęcia na skaningowym mikroskopie elektronowym. Kompozyty z 12.5wag.% zawartością kawy, mączki drzewnej lub tufu charakteryzują się zwiększonym modułem sprężystości oraz nieznacznym spadkiem sztywności dla kompozycji z kawą i tufem. 

Słowa kluczowe: polypropylene, natural fillers, mechanical properties, composites
References

[1] Saba N., Jawaid M., Alothman O.Y., Paridah M.T., A review on dynamic mechanical properties of natural fibre reinforced polymer composites, Construction and Building Materials, vol. 106/2016, 149–159.

[2] Yatigala N.S., Bajwa D.S., Bajwa S.G., Compatibilization improves physico-mechanical properties of biodegradable biobased polymer composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 107/2018, 315–325.

[3] Righetti B., Mello R., Benedetto D., Hirayama D., De Andrade O., Manufacturing and Characterization of Jute / PP Thermoplastic Commingled Composite 2. Experimental Procedures, Materials Research vol. 20/2017, 458–465.

[4] Vilaseca F., Valadez-Gonzalez A., Herrera-Franco P.J., Pèlach M.À., López J.P., Mutjé P., Biocomposites from abaca strands and polypropylene. Part I: Evaluation of the tensile properties, Bioresource Technology, vol. 101/2010, 387–395.

[5] Zago D.M., Jikan S.S., Badarulzaman N.A., Nuhu A.H., Effect of Additives on Polypropylene / Kaolin Composite Prepared via In-situ Process, Journal of Science and Technology, vol. 9/2017, 19–23.

[6] Qiu F., Wang M., Hao Y., Guo S., The effect of talc orientation and transcrystallization on mechanical properties and thermal stability of the polypropylene/talc composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 58/2014, 7–15.

[7] Kuciel S., Kuźniar S., Mikuła J., Tuf – nowy mineralny kompatybilizator recyklatów PHED przeznaczonych do wytwarzania wyrobów metodą rozdmuchiwania, Przetwórstwo Tworzyw, 2013, 250–258.

[8] Żmudka S., Budniak I., Kuciel S., Mikuła J., Ocena możliwości zastosowań wulkanicznego tufu jako napełniacza polimerów termoplastycznych, Czasopismo Techniczne, 1-M/2009, 421–428.

[9] Tarverdi P. K., Madoyan Z., Preparation and properties of polypropylene and pa 6 composites reinforced with armenian tuff stone, European Scientific Journal, vol. 2/2014, 161–166.

[10] García-García D., Carbonell A., Samper M.D., García-Sanoguera D., Balart R., Green composites based on polypropylene matrix and hydrophobized spend coffee ground (SCG) powder, Composites Part B: Engineering, vol. 78/2015, 256–265.

[11] Nikmatin S., Syafiuddin A., Hong Kueh A.B., Maddu A., Physical, thermal, and mechanical properties of polypropylene composites filled with rattan nanoparticles, Journal of Applied Research and Technology., vol. 15/2017,386–395.

[12] Chun K.S., Husseinsyah S., Osman H., Utilization of cocoa pod husk as filler in polypropylene biocomposites: Effect of maleated polypropylene, Journal of Thermoplastic Composite Materials, vol. 28(11)/2015, 1507–1521.

[13] Essabir H., Raji M., Laaziz S.A., Rodrique D., Bouhfid R., el kacem Qaiss A., Thermomechanical performances of polypropylene biocomposites based on untreated, treated and compatibilized spent coffee grounds, Composites Part B: Engineering, vol. 149/2018, 1–11.

[14] Sobczak L., Lang R.W., Haider A., Polypropylene composites with natural fibers and wood – General mechanical property profiles, Composites Science and Technology, vol. 72(5)/2012, 550–557.