Выбор растительных волокон для композиционных материалов
Рассмотрены проблемы утилизации и вторичной переработки полимеров и композитов, одним из путей решения которой может быть создание биоразлагаемых материалов на основе растительного сырья. Проведены теоретические и экспериментальные исследования применения растительных волокон в композиционных материалах. Предложено использовать классические методы для исследований свойств растительных волокон и классические теории для расчета и конструирования структуры композитов на растительном сырье. Проведены расчеты критической длины волокон по значениям модуля упругости и прочности растительных лубяных волокон льна, крапивы и конопли, определенным экспериментально. Получены критические значения длины волокон для крапивы - 172 мкм, для конопли - 205 мкм, для льна - 273 мкм. Отмечено, что чем выше прочность и модуль упругости волокон, тем больше их критическая длина. Это может объясняться большой анизотропией свойств связующего и армирующего наполнителя. Теория монолитности предполагает равенство значений сдвиговых напряжений на границе волокно-матрица и прочности волокон. Соответственно, чем ближе свойства волокон и матрицы, тем меньшая критическая длина необходима для создания достаточной адгезии волокна к матрице. Рассмотрены примеры растительных волокон различной длины и композиты на их основе: наиболее длинных - лубяных технических волокон льна, крапивы и конопли, средних - волокон мискантуса и костры льна, и коротких - оболочек овса.