Management of corn stalk waste as reinforcement for polypropylene injection moulded composites

The main objective of this study was the management of corn stalk waste as reinforcement for polypropylene (PP) injection moulded composites as an alternative to wood flour and fibers. In the first step, corn stalk waste was subjected to various treatments, and four different corn stalk derivatives (flour and fibers) able to be used as reinforcement of composite materials were prepared and characterized. These derivatives are corn stalk flour, thermo-mechanical, semi-chemical, and chemical fibers. They were characterized in terms of their yield, lignin content, Kappa number, fiber length/diameter ratio, fines, coarseness, viscosity, and the length at the break of a standard sheet of paper. Results showed that the corn stalk derivatives have different physico-chemical properties. In the second step, the prepared flour and fibers were explored as a reinforcing element for PP composites. Coupled and non-coupled PP composites were prepared and tested for tensile properties. For overall trend, with the addition of a coupling agent, tensile properties of composites significantly improved, as compared with non-coupled samples. In addition, a morphological study revealed the positive effect of the coupling agent on the interfacial bonding. The composites prepared with semichemical fiber gave better results in comparison with the rest of the corn stalk derivatives due to its chemical characteristics

Mean intrinsic tensile properties of stone groundwood fibers from softwood

Stone groundwood (SGW) is a fibrous matter commonly prepared in a high yield process, and mainly used for papermaking applications. In this work, the use of SGW fibers is explored as reinforcing element of polypropylene (PP) composites. Due to its chemical and superficial features, the use of coupling agents is needed for a good adhesion and stress transfer across the fiber-matrix interface. The intrinsic strength of the reinforcement is a key parameter to predict the mechanical properties of the composite and to perform an interface analysis. The main objective of the present work was the determination of the intrinsic tensile strength of stone groundwood fibers. Coupled and non-coupled PP composites from stone groundwood fibers were prepared. The influence of the surface morphology and the quality at interface on the final properties of the composite was analyzed and compared to that of fiberglass PP composites. The intrinsic tensile properties of stone groundwood fibers, as well as the fiber orientation factor and the interfacial shear strength of the current composites were determined

Analysis of the tensile modulus of polypropylene composites reinforced with stone groundwood fibers

One of the most relevant properties of composite materials to be considered is stiffness. Fiberglass has been used traditionally as a fibrous reinforcing element when stiff materials are required. However, natural fibers are been exploited as replacements for synthetic fibers to satisfy environmental concerns. Among the different natural fibers, wood fibers show the combination of relatively high aspect ratio, good specific stiffness and strength, low density, low cost, and less variability than other natural fibers of such those from annual crops. In this work, composites from polypropylene and stone groundwood fibers from softwood were prepared and mechanically characterized under tensile loads. The Young’s moduli of the ensuing composites were analyzed and their micromechanics aspects evaluated. The reinforcing effect of stone groundwood fibers was compared to that of conventional reinforcement such fiberglass. The Halpin-Tsai model with the modification proposed by Tsai-Pagano accounted fairly for the behavior of PP composites reinforced with stone groundwood fibers. It was also demonstrated that the aspect ratio of the reinforcement plays a role in the Young’s modulus of injection molded specimens

Caracterització de la fibra Henequén per ser utilitzada com a reforç en materials compostos

La generació massiva de residus plàstics constitueix actualment un gravíssim problemamediambiental. Una de les estratègies desenvolupades per pal•liar-lo consisteix en el reciclatge delsresidus plàstics i la seva posterior utilització en diferents aplicacions en sectors com la construcció.La incorporació de reforços en el material reciclat millora les seves propietats mecàniques. Unpossible reforç són les fibres d'origen vegetal o biofibres, que, a més de millorar tècnicament elproducte, presenten avantatges econòmics i ambientals. Les biofibres són un bon competidor contrales fibres reforçants tradicionals com la fibra de vidre ja que presenten un baix cost, baixa densitat i,per tant, bones propietats específiques, menys equip de processament, alta suavitat,biodegradabilitat i són ecològicament sostenibles, ja que es produeixen a partir de recursos naturals.En aquest treball es fan servir fibres provinents de la pinya de Henequén. Aquestes fibres són unsubproducte del procés per a l’obtenció del licor de Henequén i es volen fer servir com a reforç enmaterials compostos.Ja s’han fet estudis sobre la fibra de Henequén que creix a Mèxic. Aquest projecte s’emmarca dinsuna col•laboració entre la Universitat de Girona i la Universitat Cubana de Holguin, per tal d’estudiarla fibra de Henequén que creix a Cuba

Modelització de la contribució del formigó traccionat entre fissures en estructures reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica (FRP).

El present treball s’emmarca dins el camp de les estructures de formigó, i mésconcretament, a les que es troben reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica, és a dir FRP “Fiber Reinforced Polymer”

Comparació de les propietats mecàniques entre dos lots de Pinus nigra entre fusta en roll i fusta en roll amb una cara feta

El present treball busca trobar si hi ha diferències significatives entre la fusta en roll i la fusta en roll amb una cara feta per a la fusta de Pinus nigra, en la resistència mecànica, concretament en la resistència a compressió paral lela a la fibra i la resistència a flexió. També s ha buscat si es pot relacionar aquestes resistències amb un mètode no destructiu com és la velocitat d ultrasons.

L'ús de materials compostos en el reforç intern d'estructures de formigó

L’ús de materials compostos de matriu polimèrica (FRP, Fibre Reinforced Polymer) en el reforç intern d'estructures de formigó

Modelització de la contribució del formigó traccionat entre fissures en estructures reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica (FRP).

El present treball s’emmarca dins el camp de les estructures de formigó, i més concretament, a les que es troben reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica, és a dir FRP “Fiber Reinforced Polymer”

Apunts de tecnologia de materials polímers [versió html]

Aquests apunts corresponen a una introducció a la tecnologia dels plàstics. Es tracta d'una visió general dels processos de transformació en la qual s'analitzen tant les tècniques concretes (injecció, extrusió...) com el comportament del material durant el processament. Per això, el temari comença amb una descripció de les propietats dels materials més rellevants per a la seva transformació (comportament tèrmic i reològic). Durant la descripció de les tècniques es posa l'èmfasi en com el processament pot modular les propietats del material. Tot i que el temari inclou tant els termoplàstics com els termoestables i elastòmers, donem més importància als primers

Apunts de tecnologia de materials polímers [versió pdf]

Aquests apunts corresponen a una introducció a la tecnologia dels plàstics. Es tracta d'una visió general dels processos de transformació en la qual s'analitzen tant les tècniques concretes (injecció, extrusió...) com el comportament del material durant el processament. Per això, el temari comença amb una descripció de les propietats dels materials més rellevants per a la seva transformació (comportament tèrmic i reològic). Durant la descripció de les tècniques es posa l'èmfasi en com el processament pot modular les propietats del material. Tot i que el temari inclou tant els termoplàstics com els termoestables i elastòmers, donem més importància als primers

Failure mechanism under tensile loads in CFRP 0-90º cross-ply laminates containing voids

The failure mechanism of a voided CFRP 0-90° cross-ply laminate under tensile loads applied in one direction was studied in this Final Degree Project. For this purpose, voided coupons were manufactured for being tested and a FEA was done. In both investigations, voids were placed in 90º and 0º direction, in order to understand the void location influence. On the one hand, the behaviour of the voided laminates was investigated through a FEM in order to preview the stress distribution within the material. On the other hand, voided specimens where manufactured by applying blowing agent in between the inner layers. These specimens were tested by a quasi-static step wise tensile test where data showing its real behaviour was collected. Specimens were X-rayed after each step of the test in order to investigate the failure mechanism of the composite. Data from the test was studied so that relations such as strength of the laminates, crack density per stress, void length per first crack at the void and void area per first crack at the specimen could be characterized

Síntesi i propietats de vidres metàl•lics massissos i materials nanocomposites basats en Fe per aplicacions com a materials magnètics tous

Estudi realitzat a partir d’una estada a l’ Institut für Komplexe Materialien, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, entre 2010 i 2011. S'ha explorat l'efecte de les condicions i influència dels elements d'aleació en la capacitat de formació de vidre, l'estructura i les propietats tèrmiques i magnètiques de vidres metàl•lics massissos i materials nanocristal•lins en base Fe. La producció d'aquests materials en forma de cintes de unes 20 micres de gruix ha estat àmpliament estudiada i s'ha vist que presenten unes propietats excel•lents com a materials magnètics tous. El propòsit general d'aquest projecte era l'obtenció de composicions òptimes amb alta capacitat de formar vidre i amb excel•lents propietats magnètiques com a materials magnètics tous combinat amb bones propietats mecàniques. El projecte prenia com a punt de partida l'aliatge [FeCoBSi]96Nb4 ja que és el que presenta millor capacitat de formar vidre i presenta una alta imantació de saturació i baix camp coercitiu. S'ha fet un estudi dels factors fonamentals que intervenen en la formació de l'estat vitri. La composició abans esmentada ha estat variada amb l'addició d'altres elements per estudiar com afecten aquests nous elements a les propietats, la formació de vidre i l'estructura dels aliatges resultants amb l'objectiu de millorar-ne les propietats magnètiques i la capacitat de formació de vidre. Entre altres s'ha usat el Zr, Mo, Y i el Gd per millorar la formació de vidre; i el Co i el Ni per millorar les propietats magnètiques a alta temperatura. S'han estudiat les relacions entre la capacitat de formació de vidre i la seva estabilitat tèrmica, la resistència a la cristal•lització i la estructura de l'aliatge resultant després del procés de solidificació. Per aquest estudi s'han determinat els mecanismes que controlen la transformació i la seva cinètica així com les fases que es formen durant el tractament tèrmic permetent la formulació de models predictius.

Materials nanocomposits a partir de whiskers de cel•lulosa i matriu polimèrica de cautxú

De acuerdo con los objetivos generales del proyecto y plan de trabajo previsto, para esta anualidad, se obtuvieron fibras y microfibras de celulosa a partir de dos fuentes: celulosa vegetal de pino y eucalipto y celulosa bacterial. Las microfibrillas han sido utilizadas como material de refuerzo para la fabricación de materiales compuestos a partir de caucho natural, policaprolactona y polivinil alcohol. Las muestras se fabricaron mediante la técnica de "casting" en medio acuoso y temperatura ambiente. Las muestras fueron caracterizados en sus propiedades mecánicas, físicas y térmicas. Se observó que, en general, la adición de las microfibrillas de celulosa en las matrices poliméricas provoca una mejora sustancial en las propiedades mecánicas del material en comparación con el polímero sin reforzar. Los resultados pueden resumirse de la siguiente manera: 1.Fabricación de materiales compuestos a base de caucho natural y fibras de celulosa. Se obtuvieron fibras y nanofibras de celulosa que fueron modificadas químicamente y usadas como refuerzo en matriz de caucho. Los resultados mostraron mejora de propiedades mecánicas del material, principalmente en los materiales compuestos reforzados con nanofibras. 2. Obtención de whiskers de celulosa y su utilización como material de refuerzo en una matriz de policaprolactona. Se obtuvieron whiskers de celulosa a partir de pasta blanqueada. La adición en una matriz de policaprolactona produjo materiales compuestos con propiedades mecánicas superiores a la matriz, con buena dispersión de los whiskers. 3. Obtención de fibras de celulosa bacterial y nanofibras de celulosa, aislamiento y utilización sobre una matriz de polivinil alcohol. Se obtuvo celulosa bacterial a partir de la bacteria Gluconacetobacter xylinum. Además se fabricaron nanofibras de celulosa a partir eucalipto blanqueado. La celulosa bacterial como material de refuerzo no produjo importantes mejoras en las propiedades mecánicas de la matriz; en cambio se observaron mejoras destacables con la nanofibra como refuerzo.

Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica

En el marc del projecte "Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica" s'han desenvolupat un conjunt d'eines numèriques que permeten avançar en l'ús de l'espectroscòpia òptica per a l'obtenció d'informació morfològica de materials compostos consistents en partícules metàl•liques en matriu dielèctrica. S'han implementat esquemes numèrics per a calcular les propietats òptiques de materials compostos on les partícules poden presentar una distribució de mides i formes i diferent graus d'ordenament espacial. Les simulacions s'han realitzat a dos nivells: i) amb l’aproximació quasi-estàtica, que permet descriure el comportament d'aquests materials en termes de constants òptiques efectives i ii) amb càlculs electrodinàmics exactes, que han servit per avaluar la validesa de l’aproximació anterior i que han permès d'estudiar la interacció de partícules amb feixos de llum focalitzats o amb polarització no homogènia. A través de l’anàlisi d'aquestes simulacions, s'han desenvolupat models senzills que permeten parametritzar la influència de diferents quantitats físiques en el comportament òptic del material. Aquests models s'han implementat en un programari de càlcul que permeten trobar el valor òptim dels paràmetres físics d'interès mitjançant l'ajust d'espectres òptics. Els models s'han avaluat amb l'anàlisi de dades experimentals subministrades per altres laboratoris.