Розробка біокомпозитів, наповнених продуктами переробки вторинної сировини рослинного походження

Abstract

Подано результати аналізу розробки складу та технології формування біокомпозитних матеріалів на основі клеючої речовини (кістковий клей марки К3,5) та дисперсних наповнювачів, отриманих в результаті обробки або переробки вторинної сировини рослинного походження, зокрема кавової гущі з високою дисперсністю частинок, подрібненого механічним способом сушеного листя, койру кокосу та стебел зернових культур. Вміст наповнювачів в біокомпозитних матеріалах варіювався в межах 80…130 мас. ч., що відповідало оптимальному вмісту частинок в біополімерній матриці. Формування зразків відбувалося шляхом суміщення розчину кісткового клею з обробленим наповнювачем в результаті механічного змішування компонентів та наступного пресування в прес-формі. Забезпечення однорідності та суцільності біополімерної матриці відбувається завдяки поетапному режиму термічної обробки біокомпозитних матеріалів. Оптимальний вміст наповнювачів визначали за результатами аналізу експериментальних досліджень межі міцності на стискання циліндричних зразків. Встановлено, що найвищі значення межі міцності на стискання (78,02 МПа) мають біокомпозитні матеріали, що містять частинки стебел зернових культур в кількості 190 мас. ч. Проаналізовано макроструктуру розроблених біокомпозитних матеріалів. Біокомпозитні матеріали, які наповнені частинками подрібненого сушеного листя, мають найбільшу кількість макроскопічних дефектів після термічної обробки. В цих зразках виявлено велику кількість пор та тріщин. Найменшу кількість дефектів мають біокомпозити, наповнені частинками подрібнених стебел зернових культур, що підтверджується отриманими значеннями межі міцності на стискання. Розроблені біокомпозитні матеріали можна застосовувати для виготовлення елементів меблів та підлоги, деталей декору салону транспортних засобів, тари, корпусів приладів.

The article presents the results of the analysis of the composition and forming technology of biocomposite materials based on an adhesive (bone glue K3,5) and disperse fillers obtained by processing of secondary raw materials of plant origin (coffee grounds with high dispersion of particles, mechanically crushed dried leaves, coconut coir and grains stalks. The content of fillers in biocomposite materials varied in the range of 80…130 wt. parts. This is the optimal con-tent of particles in the biopolymer matrix. Samples formed by mechanically mixing a solution of bone glue with the processed filler. Then the resulting biocomposition pressed into a mold. Homogeneity and continuity of the biopolymer matrix is ensured by a step-by-step heat treatment of biocomposite materials. The optimal content of fillers was deter-mined by the results of analysis of experimental studies of the compressive strength of cylindrical samples. The highest values of the compressive strength (78,02 MPa) have biocomposite materials containing 190 wt. parts of particles of grain stalks. The macrostructure of the developed biocomposite materials analyzed. Biocomposite materials filled with particles of crushed dried leaves have the largest number of macroscopic defects after heat treatment. A large number of pores and cracks were found in these samples. The least number of defects have biocomposites filled with particles of crushed grains stalks, which confirmed by the obtained values of the compressive strength. The developed biocomposite materials can use for fabrication elements of furniture and floor, elements of a decor of salon of vehicles, containers and cases of devices.