Механические волокна растений: Механическая ткань растений (водных и наземных)

• равномерно утолщённые оболочки;
• мёртвые клетки.

Клетки склеренхимы в отличие от колленхимы не зависят от тургора. Стeбли деревьев и кустарников не вянут при недостатке воды, так как поддерживаются прочными, как сталь, волокнами.

Волокна и склереиды

Волокна – это длинные клетки, заострённые на концах. Они имеют очень толстые стенки и узкую полость. Волокна входят в состав древесины и луба, где сопровождают сосуды проводящих тканей.

Рис. 2. Волокна склеренхимы.

Склереиды – это каменистые клетки, не имеющие форму волокон.

Из скопления склереид состоит скорлупа орехов, косточки сочных плодов.

Рис. 3. Склереиды плода груши.

Расположение в растении

В стeблях механические ткани расположены близко к поверхности. Они защищают рыхлые клетки середины стeбля.

В расположении волокон в стeбле мы видим соответствие общему для техники и природы правилу: труба имеет такую же прочность, как и цельный цилиндр такого же диаметра.

Учёные часто сравнивают строение растений с инженерными конструкциями. Так, механические ткани ещё называют арматурными потому, что их функция такая же, как у арматурных стержней внутри железобетона.

В корне механические ткани находятся в центральной части. Корень окружён почвой и для него нет опасности слома, он должен противостоять разрыву, а для этого нужна крепкая ось.

В листьях волокна расположены в жилках, где сопровождают проводящие сосуды.

Механическая ткань водных растений развита слабо или отсутствует. Это связано с тем, что вода плотная и поддерживает растение.

Что мы узнали?

Механическая ткань растений – это их скелет. Она выполняет опopную функцию для стeбля, корня и листа. Также её клетки защищают семена. В молодых частях растений механическая ткань, – это растяжимая колленхима. Там, где рост прекратился, колленхима превращается в нерастяжимую и жёсткую склеренхиму.

Презентация на тему: Механические ткани 1.Колленхима (уголковая, пластинчатая, рыхлая) 2

1

Первый слайд презентации

Механические ткани 1.Колленхима (уголковая, пластинчатая, рыхлая) 2. Склеренхима (склеренхимные волокна, склереиды, опорные клетки, каменистые клетки) 3. Сравнительная характеристика механических тканей

Изображение слайда

2

Слайд 2

Механические ткани обеспечивают прочность органов растения сопротивление нагрузкам на растяжение, сжатие и изгиб. Прочность и упругость клеток механических тканей достигается утолщением и одревеснением их оболочек.

Изображение слайда

3

Слайд 3

В молодых участках растущих органов механических тканей нет. Это объясняется тем, что живые клетки, находясь в состоянии тургора, благодаря плотным клеточным стенкам приобретают упругость.

Изображение слайда

4

Слайд 4

Механические ткани наиболее развиты в стебле, где они представлены лубяными и древесинными волокнами. В корнях механическая ткань располагается в центре органа. У многих растений волокна механической ткани окружают проводящие пучки снаружи.

Изображение слайда

5

Слайд 5

В зависимости от формы клеток, химического состава клеточных стенок и способа их утолщения механические ткани подразделяют на две группы колленхима склеренхима каменистые клетки склереиды склеренхимные волокна рыхлая колленхима опорные клетки пластинчатая уголковая

Изображение слайда

6

Слайд 6

Колленхима Состоит из живых вытянутых клеток с неравномерно утолщенными стенками, располагается недалеко от эпидермы, встречается в тяжах вдоль жилок листьев. Эти клетки способны к росту и не препятствуют росту органов растения в длину. Стенка клеток колленхимы состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Клетки являются хлорофиллоносными, поэтому в подземных органах колленхима не встречается.

Изображение слайда

7

Слайд 7

Клетка уголковой колленхимы имеет форму шестиугольного многогранника, у которого утолщение целлюлозной оболочки идет вдоль ребер, а на поперечном срезе утолщения клеточной стенки заметны по углам этого многогранника. Уголковая колленхима встречается у стеблей двудольных растений (в основном травянистых), в черешках листьев и по обеим сторонам крупных жилок листа.

Изображение слайда

8

Слайд 8

Изображение слайда

9

Слайд 9

Клетка пластинчатой колленхимы имеет форму параллелепипеда, у которой утолщается только пара граней (стенок), заметных на поперечном срезе с тангентальных сторон, т. е. находящихся параллельно поверхности стебля Пластинчатая колленхима встречается, как правило, в стеблях древесных растений.

Изображение слайда

10

Слайд 10

Изображение слайда

11

Слайд 11

Рыхлая колленхима – имеет хорошо выраженные межклетники в отличие от первых двух.

Изображение слайда

12

Слайд 12

Склеренхима Механическая ткань, состоящая из клеток с одревесневшими и равномерно утолщенными клеточными стенками. Клетки склеренхимы в зрелом состоянии мертвы, не способны вытягиваться, поэтому их созревание происходит после завершения роста окружающих клеток. Ее клеточная стенка одревесневает, т.е. пропитывается лигнином, а ядро и цитоплазма клетки разрушаются.

Изображение слайда

13

Слайд 13

Склеренхимные волокна образуют ткань, состоящую из клеток вытянутой формы с заостренными концами и поровыми каналами в клеточных стенках. Эти клетки плотно примыкают друг к другу и их оболочки обладают высокой прочностью. На поперечном срезе клетки многогранны.

Изображение слайда

14

Слайд 14

Если склеренхимные волокна встречаются в древесине (ксилеме), то они называются древесинными волокнами или либриформ – ( стенка одревесневает ). Они защищают сосуды от давления других тканей, являясь механической частью ксилемы.

Изображение слайда

15

Слайд 15

Изображение слайда

16

Слайд 16

Если склеренхимные волокна встречаются в лубе (флоэме), то они называются лубяными волокнами ( камбиформ ). Лубяные волокна могут быть и неодревесневшими, обладая при этом большой прочностью и эластичностью, что находит большое применение в текстильной промышленности (например, волокна льна).

Изображение слайда

17

Слайд 17

Если волокна возникают на месте перицикла, то тогда они называются перициклическими волокнами. склеренхима склеренхима

Изображение слайда

18

Слайд 18

Склереиды обычно возникают из клеток основной паренхимы в результате утолщения и лигнификации их клеточных стенок. Они имеют различную форму и встречаются во многих органах растения. Склереиды, имеющие расширение на обоих концах клетки — остеосклереиды — встречаются в листьях чая.

Изображение слайда

19

Слайд 19

Склереиды более или менее изодиаметрической формы (с одинаковым диаметром клетки) называются брахисклереидами, или каменистыми клетками (в плодах груши).

Изображение слайда

20

Слайд 20

Склереиды, форма которых напоминает звезду называются астросклереидами (в листьях камелии). Удлиненные палочковидные клетки склереид находятся в семенах бобовых.

Изображение слайда

21

Слайд 21

К склереидам относятся каменистые и ветвистые клетки: Каменистые – округлые, обычно встречаются группами. Из них состоят косточки вишни, сливы и скорлупа ореха. Встречаются в сочных плодах груши, айвы, рябины. Ветвистые (опорные) – имеют причудливую форму, выполняют роль опорных в листьях чая, камелии, маслины, в стеблях водных растений.

Изображение слайда

22

Слайд 22

Сравнительная характеристика механических тканей Признак Колленхима Склеренхима Склереиды Происхождение Первичное Первичное и вторичное Первичное Форма клеток Паренхимная, реже прозенхимная Прозенхимная Паренхимная Вторичная клеточная стенка Неодревесне-вающая (целлюлозная) Одревесневаю-щая, редко целлюлозная Одревесневаю-щая, иногда минерализован-ная Утолщение клеточной стенки Неравномерное Равномерное В каких органах встречаются Молодые стебли и черешки Стебли, корни, листья Плоды, семена, стебли

Изображение слайда

23

Последний слайд презентации: Механические ткани 1.Колленхима (уголковая, пластинчатая, рыхлая) 2

Билич, Г.Л. Биология. Полный курс. В 3-х т. Том 2. Ботаника / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. – 4-е изд., испр. – М.: Издательство Оникс, 2007. – 544 с.: ил. Андреева, И.И. Ботаника / Андреева И.И., Родман Л.С. 4-е изд., перераб. и доп. ВУЗ. 2010 г. 584 с. Родионова, А.С. Ботаника: учебник для студ. образоват. учреждений сред. Проф. Образования / А.С. Родионова и др. – М.: Издательский центр « Академия », 2006. – 288 с. Долгачева, В.С. Ботаника: учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.С. Долгачева, Е.М. Алексахина. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр « Академия », 2006. – 416 с. Викторов, В.П. Практикум по анатомии и морфологии растений: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.П. Викторов, М.А. Гуленкова, Л.Н. Дорохина и др.; Под ред. Л.Н. Дорохиной. – М.: Издательский центр « Академии », 2001. – 176 с. http://bse.sci-lib.com/article005852.html http://www.wallpage.ru/3d_oboi_list-56494.php http://www.botany.hawaii.edu/nlc_biology/1411/lab/tissue_lab_review.htm http://bugs.bio.usyd.edu.au/learning/resources/plant_form_function/plant_form/vascular_ground_tissues.html http://www.botany.hawaii.edu/nlc_biology/1411/lab/tissue_lab_review.htm http://www.wikinfo.org/index.php/Tissue_(biology) http://www.botany.hawaii.edu/faculty/webb/BOT311/BOT311-00/Cells&Tissues/pages/Collenchyma-1.htm http://www.answers.com/topic/ground-tissue http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/649722

Изображение слайда

МЕХАНИЧЕСКИХ (АРМАТУРНЫХ) ТКАНЕЙ

Механические ткани в теле растения выполняют опорную функцию, придавая определенную конфигурацию отдельным органам. Чаще всего они играют роль арматуры, располагаясь среди других тканей и придавая им, в сочетании с остальными тканями растения, дополнительную прочность. Механические ткани обеспечивают сопротивление растения статическим (сила тяжести) и динамическим (порывы ветра, удары дождя и т. д.) нагрузкам. Общим и главным их признаком является утолщение клеточных оболочек и тесная сомкнутость конструктивных элементов. В процессе эволюции растений механические ткани возникли в связи с совершенствованием ветвления и развитием вегетативной массы растения.

В онтогенезе растения первичные механические ткани образуются из основной меристемы, вторичные – из камбия.

Различают два типа механических тканей – колленхиму и склеренхиму.

Колленхима(от греч. colla – клей и enchyme – налитое) представляет собой ткань из живых клеток длиной 1–2 мм с неравномерно утолщенными стенками. Утолщения возникают на первичной оболочке за счет отложения молекул целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Они никогда не пропитываются лигнином и не одревесневают, сохраняют упругость, оставаясь живыми, как правило, в течение всей жизни растения. В связи с тем, что оболочки клеток имеют первичное строение, они способны к растяжению и не препятствуют росту других клеток, находящихся рядом. Именно поэтому колленхима является опорной тканью молодых растущих в длину органов. Клетки колленхимы вытягиваются параллельно длинной оси органа, в котором закладывается эта ткань. Важной особенностью колленхимы является то, что она выполняет свою функцию опоры только в состоянии тургора. В противном случае при потере растением воды тонкие участки клеточных оболочек спадаются и побеги теряют упругость, увядают.

Колленхимные ткани имеют первичное происхождение, часто образуются из внешних слоев апикальной меристемы побега (в корне колленхима не образуется) и поэтому расположены (у двудольных) под эпидермисом в первичной коре. При этом колленхима образует как бы полый цилиндр или сосредотачивается в ребрах (например, стеблей яснотки или черешков листа подорожника, сельдерея), что, несомненно, повышает прочность органа. Присутствие упругой колленхимы в черешке листа позволяет ему менять свою ориентацию в пространстве вслед за солнцем. В листьях двудольных растений колленхима окружает среднюю жилку и служит опорой проводящим пучкам. У однодольных колленхима находится в узлах злаков и предохраняет растения от полегания.

В зависимости от характера утолщения клеточных стенок различают три типа колленхимы – уголковую, пластинчатую и рыхлую. В уголковой колленхиме утолщения сосредотачиваются по углам клеток, располагаясь в соседних клетках напротив друг друга. В результате клетки выглядят многогранными (5–6-гранными), а совокупность утолщенных оболочек соседних клеток имеет вид трех-пятиугольников. Утолщенные участки целлюлозных оболочек выглядят блестящими. Уголковую колленхиму можно наблюдать в черешках бегонии, ревеня, свеклы, тыквы, щавеля, гречихи и других растений. В пластинчатой колленхиме утолщенные тангентальные (параллельные поверхности органа) клеточные стенки расположены параллельными рядами. В таких клетках радиальные стенки остаются более тонкими. Пластинчатая колленхима развивается в стеблях подсолнечника, бузины, баклажана, астранции. Рыхлая колленхима начинает формироваться как уголковая, однако между клетками образуются большие межклетники, которые играют роль схизогенных вместилищ выделений или аэренхимы. Полость клетки при этом сильно уменьшается и почти не видна. Такой тип колленхимы можно наблюдать в черешках лопуха, подбела, в цветоносах растений из семейства лилейные (валоты, лилии, чеснока).

Клетки колленхимы, располагаясь под эпидермисом в периферической части первичной коры, могут содержать хлоропласты и выполнять не только опорную, но и функцию фотосинтеза. Со временем оболочки клеток колленхимы могут утолщаться, одревесневать и колленхима превращается в склеренхиму, а могут, наоборот, терять утолщения и превращаться в запасающую паренхиму. Эволюционно колленхима возникла из клеток паренхимы и близка к ней по строению.

Второй тип механической ткани – склеренхима (от греч. scleros – твердый) Она встречается во всех органах растения и располагается не только под эпидермисом, как колленхима. В отличие от колленхимы, клетки склеренхимы имеют равномерно утолщенные клеточные стенки, в которых располагаются немногочисленные простые поры. Как правило, оболочки зрелых клеток склеренхимы пропитываются лигнином и одревесневают, а живое содержимое клеток постепенно отмирает. Таким образом, зрелые клетки склеренхимы, в отличие от колленхимы, чаще всего мертвые. Такие клетки не способны вытягиваться, поэтому окончательное их созревание происходит после того, как закончится рост окружающих клеток. Оболочки склеренхимных клеток обладают высокой прочностью, близкой к прочности стали. Они хорошо выдерживают динамические нагрузки и не испытывают остаточной деформации, поэтому обеспечивают прочность на сжатие, разрыв, изгиб. Высокая прочность на разрыв означает возможность значительного растяжения без разрыва, а прочность на сжатие – достаточное сопротивление изгибу.

Иногда клетки склеренхимы не одревесневают, как, например, волокна льна. Иногда, благодаря многочисленным разветвленным простым порам, клетки сохраняют живое содержимое (например, каменистые клетки в плодах).

По происхождению различают склеренхиму первичную и вторичную. Первичная склеренхима возникает из меристем апексов (располагается в стебле под эпидермисом, например, у однодольных растений), из прокамбиальных тяжей (находится в обкладке проводящих пучков) или из перицикла (перициклическая склеренхима, например, в стеблях кирказона, купены, подсолнечника). Вторичная склеренхима формируется из камбия и входит в состав проводящих пучков либо образуется в результате одревеснения колленхимы.

В зависимости от строения выделяют два типа склеренхимы – волокна и склереиды.

Волокна – это сильно вытянутые прозенхимные клетки с заостренными концами (скошенными поперечными стенками). Клетки растут скользящим (интрузивным) ростом, перекрывают друг друга, что повышает их прочность. Они имеют толстые клеточные стенки и очень узкую полость клетки. Их длина в среднем 1–4 мм, но у текстильных культур значительно больше: до 60 мм у льна, до 350 мм у рами. У текстильных культур волокна не одревесневают, остаются целлюлозными, сохраняют гибкость и эластичность. Чем длиннее волокна, тем лучше. Номер волокна у льна отражает его длину: чем выше номер, тем длиннее волокно. Волокна, расположенные во флоэме, или в лубе, как ее часто называют, носят название лубяных волокон. Склеренхимные волокна, которые находятся в ксилеме (древесине) называются древесинными, или либриформом. Они короче лубяных (не более 2 мм) и всегда одревесневают. Эволюционно волокна либриформа образовались из трахеид – водопроводящих элементов ксилемы.

Волокна могут также входить в состав других тканей, располагаясь целыми группами или поодиночке. У многих растений, особенно у однодольных, волокна составляют механическую обкладку проводящих пучков. Механические ткани, которые входят в состав сосудисто-волокнистых пучков, характеризуются относительно короткой длиной и тонкой стенкой по сравнению с механическими элементами, которые находятся вблизи поверхности органа.

Склереиды представляют собой клетки, близкие по форме к паренхимным, с толстыми слоистыми стенками и простыми разветвленными порами. Содержимое их обычно отмирает, но иногда сохраняется, как в плодах груши и айвы. У этих растений при созревании плодов клетки раздревесневают и становятся тонкостенными паренхимными запасающими клетками. Обычно наиболее богаты склереидами кора (клюква), сердцевина, флоэма осевых органов (хинное дерево), а также плоды и семена (бобовые), листья. Клетки округло-эллиптической формы называются брахисклереидами (от греч. brachys – короткий), или каменистыми клетками. Их можно найти в плодах груши, айвы. Астросклереиды (от греч. astron – звезда) характеризуются вытянутыми отростками, они чаще встречаются в толстых кожистых листьях, обеспечивая их устойчивость к разрывам (например, у фикуса, камелии, инжира, в черешках кувшинок и кубышек). Склереиды, похожие на берцовую кость, называют остеосклереидами (от греч. osteon – кость). Склереиды могут встречаться поодиночке – в таком случае их называют идиобластами (например, в листьях инжира, камелии). Они также могут образовывать группы или даже ткань, например, в косточке (внутриплоднике) вишни, сливы, абрикоса и т. д., в скорлупе (вне[194864] плоднике) грецкого ореха и фундука.

Степень развития механических тканей во многом зависит от местообитания растений. Она невелика у гигрофитов и значительна у ксерофитов – растений засушливых местообитаний.

В теле растения механические ткани имеют определенную локализацию: в корнях они располагаются в центре органа, а в стеблях – в виде кольца. Такое расположение оправдано тем, что положение корня в пространстве поддерживается еще и почвой, поэтому механические ткани обеспечивают прежде всего прочность органа на сжатие. Действие на побег различных быстро меняющихся и разнонаправленных нагрузок (порывы ветра, капли дождя, вытаптывание животными) требует более эффективного расположения опорных тканей, которое обусловливает прочность на изгиб и растяжение, большую устойчивость растения. Необходимо отметить, что строение органов растения соответствует принципу достижения прочности при экономной затрате материала. В. Ф. Раздорский, занимавшийся изучением строительно-механических принципов в конструкции растений, сравнивал их с железобетонными сооружениями, в которых арматуру составляют механические ткани, а роль заполнителя – все прочие живые ткани. Конструктивные особенности растений учитываются в одном из разделов бионики – науки, решающей задачу создания совершенных технических систем.

Узнать еще:

Механические ткани

Механическая ткань — вид ткани в растительном организме, волокна из живых и мёртвых клеток с сильно утолщённой клеточной стенкой, придающие механическую прочность организму. Возникает из верхушечной меристемы, а также в результате деятельности прокамбия и камбия.
Степень развития механических тканей во многом зависит от условий, они мало присутствуют у растений влажных лесов, у многих прибрежных растений, но зато хорошо развиты у большинства растений засушливых местообитаний.
Механические ткани присутствуют во всех органах растения, но наиболее они развиты по периферии стебля и в центральной части корня.
Выделяют следующие типы механических тканей:
склеренхима — прочная ткань из быстро отмирающих клеток с одревесневшими и равномерно утолщёнными оболочками. Обеспечивает прочность органов и всего тела растений. Различают два типа склеренхимных клеток
волокна — длинные тонкие клетки, обычно собранные в тяжи или пучки например, лубяные или древесинные волокна.
колленхима — эластичная опорная ткань первичной коры молодых стеблей двудольных растений, а также листьев. Состоит из живых клеток с неравномерно утолщёнными неодеревеневшими первичными оболочками, вытянутыми вдоль оси органа. Создаёт опору растению.
склереиды — округлые мёртвые клетки с очень толстыми одревесневшими оболочками. Ими образованы семенная кожура, скорлупа орехов, косточки вишни, сливы, абрикоса; они придают мякоти груш характерный крупчатый характер. Встречаются группами в корке наружной части коры хвойных и некоторых лиственных пород, в твердых оболочках семян и плодов. Их клетки круглой формы с толстыми стенками и маленьким ядром.

Дата публикации:

Дата последнего обновления:

Транзиентная эластография — метод диагностики, который отображает упругие свойства и жесткость мягких тканей. Транзиентная эластография позволяет получить од…

Растительное волокно — обзор

9.1 Введение

Недревесное растительное волокно, включая различные части растений, включая стебель, лист, сердцевину и плоды, можно использовать для получения натурального волокна (Tye et al., 2016). Это альтернативный источник древесного волокна. Чрезмерное использование древесного волокна, обычно состоящего из твердой и мягкой древесины, приведет к вырубке лесов. Применение недревесного волокна, особенно армированного волокном, является важным способом сохранения естественного леса. Недревесное волокно интересно тем, что оно обладает высокой удельной прочностью, возобновляемостью, экологичностью и экологической эффективностью.На сегодняшний день исследователь использовал недревесные волокна, такие как волокна листьев ананаса (Sapuan et al., 2011), банан (Paul et al., 2008), абаку (Shibata et al., 2002) и сизаль (Joseph et al., 1993). MLF — относительно новые материалы, представленные в качестве армирующего материала.

Mengkuang ( Pandanus tectorius ) принадлежит к семейству пандамовых, состоящему из 600 известных видов. Менгуанг — волокнистое растение, которое в изобилии растет в тропических странах, таких как Малайзия и Индонезия. Следовательно, получение волокна мэнкуан требует меньших затрат.Обычно волокна мэнкуан получают из листьев мэнкуан после обработки с использованием метода вымачивания водой. В прошлом и в последнее время применение MLF не получило широкого распространения по сравнению с другими волокнами, такими как джут, рами, кенаф и сизаль. Он используется только как традиционный материал для изготовления изделий ручной работы, веревок, шляп и циновок. Применение волокна Mengkuang может быть расширено, поскольку оно обладает хорошими свойствами, такими как долговечность, твердость и прочность. На данный момент полный потенциал MLF все еще недоступен, поскольку он ограничен в литературе.Предыдущая работа (Sheltami et al., 2012) показала, что химический состав MLF состоит из 37% целлюлозы, 34,4% гемицеллюлозы, 15,7% пентозанов и 24% лигнина и золы. Кроме того, данные (Piah et al., 2016), полученные в результате анализа FTIR, показывают, что листья менкуанга содержат те же функциональные группы, что и обычные натуральные волокна, такие как джут, кенаф и лен. Это означает, что волокна мэнкуан, используемые в качестве армирования внутри полимерного композита, демонстрируют удивительный потенциал. Как исследовали Куан и Ли (2014), усиленные полиэтиленовые многослойные композиты MLF имеют большой потенциал в качестве легких композитных панелей из-за их превосходных свойств при растяжении.В других работах (Fauzi et al., 2016) указано, что MLF является хорошим армированием полиэстера.

Как и другие натуральные волокна, MLF очень чувствителен к влаге из-за своей гидрофильной природы. Высокое влагопоглощение натурального волокна вызывает ряд проблем для композитной панели, таких как набухание, изменение размеров и пустоты на границе раздела волокно-матрица (Das and Biswas, 2016). Таким образом, обработка поверхности на МЛФ необходима для удаления излишков гемицеллюлозы, пектина и лигнина, а также золы.Чистая поверхность волокна значительно улучшит химическую адгезию между волокном и матричным полимером (Liu et al., 2016). Щелочная обработка — это обычная обработка, которая применяется для модификации поверхности обработки мэнкуан (Hamizol and Megat-Yusoff, 2015; Fauzi et al., 2016). Другой способ изменить адгезию волокна к матрице — введение связующего агента. В настоящее время популярными связующими агентами являются полиэтилен малеинового ангидрида (MAPE) и полипропилен малеинового ангидрида (MAPP).Связывающий агент MAPE доказал свою эффективность в восстановлении механических свойств, создавая мостик, который связывает естественное волокно и матричный полимер (Mohanty and Nayak, 2007).

В данной статье рассматривается влияние объемной доли и длины MLF на свойства при растяжении. При этом прослежено влияние добавки МАПЭ на композит MKF / HDPE с разной концентрацией. Кроме того, систематически изучаются процессы экструзии и компрессионного формования.Важный параметр, такой как скорость шнека для экструзии (Sunilkumar et al., 2012; Atuanya et al., 2014) и температура, каждая температурная зона для горячего сжатия оценивается на основе предыдущего исследования. Это сделано для обеспечения качества конечного продукта из композита MLF / HDPE.

Границы | Гигроскопичность растительных волокон: обзор

Введение

Забота об окружающей среде привела к возобновлению интереса к биоматериалам. Среди них растительные волокна воспринимаются как экологически чистый заменитель стекловолокна для армирования композитов, особенно в автомобильной технике (Wambua et al., 2003; Садделл и Эванс, 2005; Summerscales et al., 2010). Благодаря их широкой доступности, низкой стоимости, низкой плотности, высоким специфическим механическим свойствам и экологичному имиджу, они все чаще используются в качестве армирующих материалов в композитах с полимерной матрицей (Bledzki and Gassan, 1999). В литературе термин биокомпозит часто используется для обозначения полимерной матрицы, армированной натуральными волокнами. Растущее количество публикаций за последние 10 лет, включая обзоры, отражает растущее значение этих новых биокомпозитов (Bledzki and Gassan, 1999; Mohanty et al., 2000; Джон и Томас, 2008 г .; Сатьянараяна и др., 2009; Summerscales et al., 2010; Фарук и др., 2012). Действительно, их сложная микроструктура как композитного материала делает растительные волокна действительно интересным и сложным объектом для изучения. Объектов исследования таких волокон много, потому что всегда есть некоторые проблемы, препятствующие их использованию в больших количествах (плохая адгезия, непостоянство, низкое термическое сопротивление, гидрофильность). Выбор в качестве наполнителя натуральных волокон, а не стекловолокна, приводит к изменению конечных свойств композита.Одним из наиболее важных различий между двумя видами волокон является их реакция на влажность. На самом деле стеклянные волокна считаются гидрофобными, тогда как растительные волокна обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами. Композитные материалы в течение своего срока службы часто подвергаются изменяющимся климатическим условиям, в том числе неустойчивым гигроскопическим условиям. Однако во влажных условиях сильная гидрофильность таких армирующих волокон приводит к высокому уровню поглощения влаги во влажной среде (Célino et al., 2013). Это приводит к структурной модификации волокон и эволюции их механических свойств вместе с композитами, в которые они входят в Dhakal et al. (2007); Symington et al. (2009); Placet et al. (2012b). Таким образом, понимание этих механизмов поглощения влаги, а также влияния воды на конечные свойства этих волокон и их композитов представляет большой интерес для лучшего контроля над такими новыми биоматериалами. Это тема данной обзорной статьи.

О растительных волокнах

Происхождение растительных волокон

В природе существует широкий спектр натуральных волокон, которые можно различить по их происхождению. Точнее, натуральные волокна делятся на три категории, включая волокна животного происхождения, минеральные волокна и растительные волокна (рис. 1). В настоящей статье мы сосредоточимся на этой последней группе. Для получения подробной информации о других типах волокон интересные читатели могут обратиться к (Speil and Leineweber, 1969; Champness et al., 1976; Blicblau et al., 1997; Fu et al., 2009). Как видно на рисунке 1, растительные волокна также можно классифицировать по их местонахождению в растении. Например, лубяные волокна, такие как лен, конопля или джут (Mohanty and Misra, 1995; Summerscales et al., 2010), извлекаются из стебля растения, тогда как другие волокна могут быть извлечены из семян (хлопка) (Chand et al., 1988), фрукты (кокос, ананас), (Arib et al., 2004) или даже листья растения (сизаль) (Mukherjee and Satyanarayana, 1984; Li et al., 2000). Происхождение и свойства этих различных волокон описаны в подробном обзоре (Faruk et al., 2012). Растительные волокна извлекаются из растений с использованием широко известных и контролируемых процессов в текстильной промышленности. Некоторые авторы изучали влияние условий выращивания и процессов экстракции на их свойства (Keller et al., 2001; Coroller et al., 2013; Martin et al., 2013). В качестве примера у Martin et al. (2013) было обнаружено, что сорбция влаги и механические свойства льняных волокон зависят от степени вымачивания.

Рис. 1. Классификация натуральных волокон [на основе Baley (2004)] .

Химическая и структурная организация

Химический состав

Растительные волокна в основном состоят из полимеров на основе сахара (целлюлоза, гемицеллюлозы) в сочетании с лигнином и пектином. Могли быть обнаружены дополнительные компоненты, такие как воск или масло, а также структурная вода (De Rosa et al., 2010). Климатические условия, возраст или процесс деградации влияют на химический состав, который варьируется от растения к растению и в разных частях одного и того же растения. В обзоре литературы (Faruk et al., 2012) перечислил диапазон средних химических составляющих для самых разных типов растений.

Целлюлоза является основным компонентом таких волокон. Это линейная полимерная цепь, состоящая из звеньев D-глюкопиранозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями. Водородные связи между различными макромолекулами придают сборке различные интересные физические свойства, включая способность образовывать кристаллические структуры. В результате целлюлоза имеет полукристаллическую форму: есть как высококристаллические области, так и аморфные области.Кристаллическая целлюлоза отображает шесть различных полиморфов с возможностью преобразования из одной формы в другую. Кристаллическая форма целлюлозы I или природная целлюлоза также включает два алломорфа, а именно целлюлозу Iα и Iβ (Sugiyama et al., 1991). Обнаружено, что соотношение этих алломорфов варьируется от растения к растению. В лубяных волокнах, таких как лен, джут или конопля, преобладает целлюлоза Iβ (Sarko and Muggli, 1974; Nishiyama et al., 2002). Кристаллические области называются кристаллитами. Нитевидный объект, возникающий в результате линейной ассоциации этих компонентов, называется микрофибриллой; он образует основную структурную единицу клеточной стенки растений.Эти микрофибриллы состоят из нескольких тысяч целлюлозных цепей. Их диаметр можно измерить методом дифракции рентгеновских лучей. Он находится в нанометровом диапазоне от 5 до 30 нм, в зависимости от авторов и типа волокна (Näslund et al., 1988; Fink et al., 1990; Eichhorn et al., 2001; Astley and Donald, 2003). . В продольном направлении модуль Юнга этих микрофибрилл составляет около 137 ГПа (Sakurada et al., 1962). Эти свойства обеспечивают их хорошие механические свойства растительным волокнам.В большинстве натуральных волокон микрофибриллы ориентируются под углом к ​​оси волокна, который называется углом микрофибрилл. Этот угол существенно влияет на механические свойства волокна. Чем он ниже, тем лучше свойства (Bourmaud et al., 2013). Кейв разработал методику его измерения с помощью дифракции рентгеновских лучей (Cave, 1997). Это варьируется от растения к растению. Ресурсы по целлюлозе можно найти в справочных материалах (Eichhorn et al., 2001; Heinze and Fischer, 2005).

Структурная организация

Растительные волокна имеют многомасштабную структуру и могут использоваться в различных масштабах для армирования композиционных материалов (рис. 2).Действительно, волокна могут быть кондиционированы как тканевая пряжа (Madsen and Lilholt, 2003), пучок волокон или даже отдельные волокна (Baley, 2002; Placet, 2009). Пучок волокон (рис. 2В) представляет собой совокупность нескольких элементарных волокон, связанных друг с другом стенкой размером десять микрометров, состоящей в основном из пектина и лигнина. Эта стенка называется средней пластиной (Morvan et al., 2003). Пряжа из растительных волокон состоит из большого количества относительно коротких растительных волокон, которые скручены под углом к ​​оси пряжи для обеспечения осевой прочности пряжи (Madsen et al., 2007). Единичные волокна имеют структуру многоклеточной стенки (рис. 2C). Сечение многоугольное, но обычно считается круглым для расчета механических свойств. В основном он представляет собой полый многогранник, разбитый на несколько стенок и слоев. Наружная стена называется основной стеной. Он имеет относительно небольшую толщину по сравнению с общей толщиной волокна. Эта стенка в основном состоит из пектина, низкокристаллической целлюлозы, гемицеллюлозы и восков в меньшем количестве (Горшкова и др., 2000; Zykwinska et al., 2008). Вторичная стена, составляющая около 90% общей площади, разделена на три слоя. Он в основном состоит из микрофибрилл целлюлозы, ориентированных параллельно друг другу и встроенных в аморфную матрицу, состоящую из гемицеллюлозы, пектина и лигнина. Эти три слоя отличаются друг от друга из-за их разной толщины и структурной организации (угол микрофибриллы, химический состав). Самый толстый слой — это слой S2. Он составляет 70–80% от толщины вторичной стенки.Таким образом, свойства волокна во многом определяются особенностями этого слоя.

В первом приближении единичные волокна можно рассматривать как композиционные материалы с аморфной матрицей из гемицеллюлозы, армированные микрофибриллами целлюлозы, которые ориентированы параллельно и образуют угол спирали с осью волокна. В слое S2 этот угол составляет около 10 ° (рис. 2D). В других слоях микрофибриллы ориентированы под разными углами, как показано на схематическом изображении Baley (2002).Полая часть называется просветом. Это придает волокнам трубчатую структуру.

Физико-механические свойства

Как упоминалось ранее, растительные волокна имеют свойства конкурировать со стекловолокном в качестве арматуры для композитных материалов. Из-за своей низкой плотности они обладают хорошими специфическими механическими свойствами, особенно в отношении жесткости. В таблице 1 представлены важные механические свойства обычно используемых волокон (Oksman et al., 2003; Satyanarayana and Wypych, 2007; Bodros and Baley, 2008; Ochi, 2008; Summerscales et al., 2010; Бурмо, 2011; Фарук и др., 2012).

Как видно из таблицы 1, свойства растительных волокон могут различаться для данного волокна. Фактически, основная проблема таких волокон — это высокая изменчивость их свойств. Таким образом, в литературе имеется большое количество данных, показывающих относительно широкое распространение. Во-первых, эту изменчивость можно объяснить различиями в химическом составе и структуре волокон (угол микроволокон, кристалличность, дефекты) из-за условий окружающей среды во время роста (Bourmaud et al., 2013). Во-вторых, это можно объяснить различными используемыми методами тестирования или различными условиями окружающей среды (относительная влажность, температура, скорость загрузки, количество протестированных образцов) (Placet et al., 2012a). Более того, как упоминалось ранее, растительные волокна можно исследовать в различных масштабах (пучки волокон или отдельные волокна). В литературе есть данные по механике как пучков волокон (Madsen et al., 2007; Charlet et al., 2011), так и элементарных волокон (Baley, 2002; Placet et al., 2012b). Когда тестирование выполняется в масштабе пучка, возникают эффекты проскальзывания волокон относительно друг друга в средней ламелле.Таким образом, как правило, пучки волокон обладают более низкими свойствами, чем элементарные волокна. Charlet et al. (2011) изучали механическое поведение средней ламели пучков льняных волокон. Авторы показали низкую прочность на сдвиг этой границы раздела, что может объяснить более слабые механические свойства пучка.

Как упоминалось в разделе «Структурная организация», растительное волокно представляет собой композит, состоящий из трех полимеров (целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина), в котором однонаправленные микрофибриллы целлюлозы составляют армирующие элементы в матричной смеси гемицеллюлозы и лигнина.Эта структура может быть построена как многослойная конструкция со слоями P, S1, S2 и S3 микрофибрилл целлюлозы, расположенными под разными углами к оси волокна (рис. 2C). Затем упругие свойства могут быть рассчитаны с использованием классической ламинированной теории (Gassan et al., 2001). Для прогнозирования гигроупругих свойств таких волокон также следует использовать модели переходных масштабов. Например, модели Мори и Танака следует разрабатывать, как описано в Fréour et al. (2006). Чтобы учесть дезориентацию армирования микрофибрилл, методы, представленные Lacoste et al.(2010, 2011) следует использовать. Механические свойства этих трех полимеров широко изучены в литературе. Например, Таширо и Кобаяши (1991) и Гиллис (1969) представили данные о целлюлозе. Более того, Казинс в 80-х годах помог создать ценную базу данных по свойствам лигнина и гемицеллюлозы (Казинс и др., 1975; Казинс, 1976, 1978). Из-за своей специфической структуры растительные волокна обладают анизотропным поведением. В продольном направлении они обладают хорошими механическими свойствами за счет микрофибрилл, тогда как в радиальном направлении механические свойства ниже и более изменчивы из-за свойств аморфной смеси.

Растительные волокна проявляют специфическое поведение при механических циклах. Бейли (2002) был первым, кто показал, что модуль Юнга льняных волокон увеличивается с увеличением числа циклов (рис. 3). Более того, после первого цикла появляется пластическая деформация. Для объяснения этих результатов автором была предложена гипотеза о новом расположении микрофибрилл в волокне с увеличением степени кристалличности. Затем, чем больше микрофибриллы выровнены с осью волокна, тем лучше будут механические свойства в этом направлении.

Рис. 3. Изменение модуля Юнга льняных волокон в зависимости от количества механических циклов (Baley, 2002) .

Аналогичный эффект был продемонстрирован Placet et al. (2012b) для гидратированных волокон конопли. Кристаллизация растительных волокон при испытании на растяжение была подчеркнута Astley и Donald (2003) с помощью дифракции рентгеновских лучей. Переориентация микрофибрилл во время испытания на растяжение также была подтверждена различными исследованиями (Keckes et al., 2003; Burgert, 2006; Placet et al., 2011).

На механические характеристики растительных волокон влияют различные параметры, в том числе: содержание целлюлозы, угол микроволокон, диаметр волокна, температура, наличие дефектов и содержание воды внутри волокон. Последний случай будет целью следующего раздела.

Поскольку целлюлоза является более жестким компонентом натуральных волокон, чем выше содержание целлюлозы, тем лучше будут механические свойства. Угол микрофибриллы также оказывает большое влияние на эластичные свойства растительных волокон.Фактически, чем слабее этот угол, тем лучше свойства, потому что растительные волокна ведут себя как композитный материал, который имеет лучшие механические свойства в направлении армирования. Что касается влияния диаметра, большинство исследований, проведенных на растительных волокнах при растяжении, показали, что как модуль Юнга, так и прочность на разрыв увеличиваются при уменьшении диаметра тестируемых волокон (Baley, 2002; Andersons et al., 2005; Charlet et al., 2010). ; Duval et al., 2011). Недавно Placet et al. (2012a) выяснили причины этой зависимости при изучении волокон конопли.Используя математическую модель и реконструировав трехмерное изображение волокон, они показали, что их модуль Юнга зависит в первую очередь от размера просвета, а во-вторых, от диаметра внешнего слоя волокна. Температура также существенно влияет на механические свойства таких волокон. Это может привести к появлению дефектов, что приведет к снижению общих механических свойств волокон (Gassan et al., 2001; Stamboulis et al., 2001). Возникновение дефектов в таких материалах также является источником изменчивости механических свойств растительных волокон.Эти дефекты могут появляться на различных этапах извлечения и обработки волокон, особенно на этапе вымачивания (Bourmaud, 2011). Влияние всех этих параметров было подробно изучено Мукерджи и Сатьянараяна (1986).

Научные препятствия на пути их эффективного использования в качестве арматуры в композитных материалах (Темы исследований по натуральным волокнам)

Таблица 2 суммирует преимущества и недостатки этих волокон. Фактически, в настоящее время существуют некоторые проблемы, которые не позволяют их широко использовать в композитных материалах.Эти различные точки представляют собой интересные исследовательские работы.

Таблица 2. Преимущества и недостатки растительных волокон .

Одним из основных недостатков, связанных с использованием натуральных волокон в качестве армирующих материалов в композитах, является плохая адгезия между волокном и матрицей. В композитах матрица действует как связующее для передачи жесткости волокон в материале. Если его сцепление с волокнами слабое, композит не будет иметь желаемых свойств. Кроме того, он будет уязвим для среды, в которой он будет использоваться, и его срок службы должен быть сокращен.Проводится множество исследований по улучшению сцепления волокон с полимерной матрицей за счет модификации поверхности волокна. Авторы предлагают два подхода: физическая обработка (плазма, обработка коронным разрядом…) или химическая модификация (малеиновый ангидрид, органосиланы, изоцианаты, гидроксид натрия, перманганат и пероксид…) (Gauthier et al., 1998; Hill et al., 1998; Gassan, Bledzki, 1999; Tripathy et al., 1999; Mishra et al., 2000; Mohanty et al., 2000; Bessadok et al., 2007; Islam et al., 2010; Аликс и др., 2011, 2012). К сожалению, методы лечения, предлагаемые в литературе, не всегда позволяют сохранить целостность волокон, а также их естественный характер.

Еще одним недостатком таких волокон является изменчивость их свойств в зависимости от партии, сорта и даже местоположения волокна на заводе. Например, сравнение механических свойств льняных волокон, расположенных в разных местах стебля (Charlet et al., 2007), показало, что льняные волокна, расположенные в центре, обладают лучшими механическими свойствами, чем другие.

Низкая термостойкость этих волокон является еще одним недостатком. Таким образом, рабочая температура композита, в который они установлены, не должна превышать 200 ° C. При превышении этой температуры целостность волокна не гарантируется. Использование натуральных волокон подразумевает ограничение на выбор матрицы.

Устойчивость таких волокон к грибку также может вызвать некоторые проблемы (условия хранения, технологические условия, использование во влажных условиях).

Наконец, гидрофильная природа волокон представляет собой серьезную проблему при их использовании в качестве арматуры в полимерах.Фактически, было показано, что поглощение воды растительными волокнами приводит к снижению характеристик композитов, в которых они играют роль армирования (Rangaraj and Smith, 2000). Чтобы понять механизмы поглощения в таких волокнах, необходимо провести исследования. Следующий раздел представляет собой обзор литературы об их гидрофильном поведении, а также о влиянии воды на их свойства.

Гидрофильные свойства натуральных волокон

При их использовании в качестве армирования необходимо тщательно учитывать гидрофильную природу растительных волокон по нескольким причинам.Во-первых, в течение жизненного цикла материала водопоглощение может вызвать изменение объема волокон внутри композита, что приведет к развитию внутренних напряжений. С другой стороны, во время процесса полимеризации матрицы при температуре выше 100 ° C может происходить испарение воды, захваченной внутри волокон, что приводит к их усадке. Эти набухание и усадка волокон, окруженных матрицей, создают внутренние напряжения на границе раздела волокно / матрица и могут в конечном итоге привести к повреждению последней и к значительному ухудшению исходных свойств композита.Работы Рангараджа и Смита (2000); Dhakal et al. (2007); Le Duigou et al. (2009); Hu et al. (2010); Assarar et al. (2011) изучают водопоглощение композитов, армированных биоволокнами. Например, в своей работе по водопоглощению композитного материала из льняного волокна (Assarar et al., 2011) было показано увеличение количества поглощенной воды по сравнению с материалом, состоящим из той же матрицы, армированной стекловолокном. Le Duigou et al. (2009) изучали поведение композита PLLA / лен при погружении в морскую воду.Кривые увеличения веса показали влияние целлюлозных волокон. Содержание насыщенной влаги в образцах составляло около 5,6%. Как следствие, добавление льняных волокон привело к увеличению веса в 17 раз по сравнению с неармированным PLLA. Кажущийся коэффициент диффузии также был значительно выше. Аналогичные результаты были получены Ли и Ван (2006); Chow et al. (2007); Аликс и др. (2011). Во-вторых, Le Duigou et al. (2009) показали потерю механических свойств композита и необратимое повреждение границы раздела волокно / матрица во время влажного старения.Как упоминалось ранее, эта граница раздела является критической областью с точки зрения поглощения влаги. Вода, диффундирующая в композитный материал, создает водородные связи с волокнами, что может привести к уменьшению взаимодействия между волокнами и матрицей. Dhakal et al. (2007) показали увеличение влагопоглощения с увеличением объемной доли волокна для композитного полиэфира / конопли, погруженного в воду при 25 ° C. Связь между объемной долей клетчатки и содержанием воды также была ясно показана Джорджем и др.(1998). В своей работе Dhakal et al. (2007) показали потерю механических свойств при изгибе из-за количества поглощенной воды. По их словам, поглощение влаги приводит к разбуханию волокна, что приводит к возникновению микротрещин в матрице. Затем, когда композит трескается и повреждается, активизируются капиллярность и перенос через микротрещины. Механизм капиллярности может включать поток молекул воды вдоль границ раздела волокно / матрица, а также процесс диффузии через объемную матрицу.Это может привести к нарушению сцепления волокна и матрицы, как показано на рисунке 4. В конечном итоге эти микротрещины создают напряжения набухания, ведущие к разрушению композита (Bismarck et al., 2002). Эффект разрыхления и микротрещины наблюдались также в случае других композитов на биологической основе (Chow et al., 2007; Hu et al., 2010). Что касается эволюции стресса при разрушении биокомпозитов, в литературе есть некоторые противоречия. С одной стороны, Dhakal et al. (2007) показывают, что растягивающее напряжение ненасыщенных полиэфирных композитов, армированных пеньковым волокном, увеличивается примерно на 22% после погружения в воду.С другой стороны, Assarar et al. (2011) показывают небольшое снижение растягивающего напряжения композитов лен / эпоксидная смола после погружения (около 5%). Такая тенденция не полностью согласуется с работами (Le Duigou et al., 2009), в которых показано значительное снижение напряжения при разрыве (50%), когда композиты лен / PLLA погружались в морскую воду.

Рис. 4. (A) Растрескивание матрицы, (B) Трещина, протекающая вдоль границы раздела, (C) Отслоение волокна / матрицы из-за атаки со стороны молекул воды (Dhakal et al., 2007).

Наконец, эти исследования выделяют следующие основные моменты:

— Значительное влияние гидрофильности целлюлозных волокон на максимальную влагопоглощающую способность композитного материала, который они армируют.

— Раннее повреждение таких композитов из-за эффекта набухания и усадки волокон.

Таким образом, для изучения долговечности таких композитных материалов важно понять взаимодействие с водой, происходящее только в растительных волокнах.В следующих разделах будет изучена связь между микроструктурой волокон и их гидрофильным поведением, а влияние воды на их свойства будет исследовано с помощью обзора литературы.

Связь между микроструктурой и гидрофильным поведением

Гидрофильное поведение растительных волокон в основном обусловлено двумя факторами: их составом и их специфической структурой. Обычно одним из наиболее важных факторов, контролирующих явление диффузии воды в полимерных материалах, является молекулярное взаимодействие, происходящее между диффундирующим соединением и субстратом.Явление диффузии зависит от способности молекулярных центров полимера устанавливать водородные связи с молекулами воды. В растительных волокнах компонентами, которые имеют полярные группы и, следовательно, отвечают за поглощение влаги, являются целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин и лигнин (Berthold et al., 1998; Célino et al., 2014a).

Некоторые авторы изучали водопоглощение целлюлозы (Magne et al., 1947; Nelson, 1977). Они показали, что вода, абсорбированная целлюлозой, имеет очень отличные от свободной воды свойства.В своих работах Накамура и др. (1981) показали значительное уменьшение доли связанной воды в целлюлозе по мере увеличения степени кристалличности целлюлозы с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Они также показали, что молекулы воды связываются с 3 гидроксилом гликозидных единиц аморфной фазы, в то время как поглощение гидроксильных центров в кристаллической фазе непредсказуемо. На основании этих данных можно сделать вывод, что диффузия влаги в целлюлозе происходит в основном в аморфной фазе.Таким образом, большинство моделей, используемых в литературе для описания гигроэластичного поведения растительных волокон, считают микрофибриллы целлюлозы на 100% кристаллическими и, следовательно, нечувствительными к поглощению влаги (Neagu and Gamstedt, 2007; Marklund and Varna, 2009).

Согласно Дэвису и Брюсу (1998), гемицеллюлозы, составляющие основную часть аморфной фазы в растительных волокнах, играют важную роль в хранении влаги. Эта гипотеза подтверждается результатами Pejic et al.(2008), которые наблюдали значительное уменьшение прироста насыщенной массы волокон конопли после удаления гемицеллюлозы и лигнина. Кроме того, Казинс (1976, 1978) показал, что их механические свойства значительно ухудшаются с поглощением влаги.

Пектин, расположенный в средней ламелле и слое S1, состоит из высокополярных карбоксильных функций. Эти группы обладают способностью создавать водородные связи с полярными растворителями, такими как вода. В зависимости от скорости вымачивания волокон их содержание варьируется (Martin et al., 2013). Таким образом, когда пучки волокон подвергаются воздействию влажной среды, поглощение влаги более важно, чем в случае одного волокна, поскольку средняя пластинка, состоящая в основном из пектина, является предпочтительной областью для поглощения воды.

Еще одним фактором, определяющим высокий уровень влагопоглощения этих волокон, является их особая структура. Эти волокна пористые и имеют высокую поверхность обмена. Таким образом, когда волокно находится во влажной среде, вода может накапливаться внутри свободного объема конструкции.В настоящее время содержание пористости в растительных волокнах неизвестно.

Итак, на диффузию воды влияет структура волокна в различных масштабах. В единичном масштабе волокна волокно демонстрирует сложную многоклеточную структуру стенки. В первом приближении можно предположить, что эта структура ведет себя аналогично более толстому слою S2, который обычно составляет более 80% от общего диаметра (Горшкова и др., 2000). Фактически предполагается, что этот слой представляет собой композиционный материал с аморфной фазой (матрицей), армированной жесткой кристаллической фазой (микрофибриллами целлюлозы) (Hearle, 1963).В этом масштабе диффузия воды будет происходить в аморфной области. Кроме того, эти области в основном состоят из гидрофильных полимеров (гемицеллюлозы и лигнина). В масштабе пучка диффузия осуществляется через интерфейс между волокнами. Этот интерфейс называется средней пластиной. По данным Morvan et al. (2003) средняя пластинка в основном состоит из пектина, карбоксильные функции которого облегчают абсорбцию воды за счет водородных связей. Последний структурный фактор, влияющий на диффузию, — это общая пористая структура натуральных волокон.Вода может скапливаться внутри пор.

Сорбционные механизмы

Точные механизмы, регулирующие перенос воды в этих волокнах, все еще не определены. Поглощение влаги в этих материалах на биологической основе может быть связано как с явлениями диффузии, так и с эффектами капиллярности.

По данным Bessadok et al. (2007), при высокой относительной влажности, когда концентрация воды превышает определенный порог, происходит релаксация существующих пустот в структуре, что приводит к значительному набуханию материала.На самом деле кажется, что вода проникает в волокна и разрывает вторичные связи между макромолекулами целлюлозы. Затем молекулы воды могли связываться с сетью посредством водородных связей, что приводило к набуханию материала (Pejic et al., 2008). Хатакеяма и Хатакеяма (1998) изучали взаимодействие воды с гидрофильными полимерами. Они показали, что вода более или менее связана с сеткой материала, подчеркнув наличие связанной и свободной воды в таких структурах.Количество связанной воды зависит от химической структуры материала. Эта вода связана с сеткой водородными связями, разрывая существующие связи между гидроксильными группами полимерной цепи.

К методам количественной оценки и визуализации связанной и свободной воды относятся: ДСК, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), спектроскопия комбинационного рассеяния и инфракрасная спектроскопия (Hatakeyama et al., 2012). С помощью ЯМР можно охарактеризовать различные типы воды, молекулярное движение связанной воды и взаимодействие воды с конкретной полимерной цепью материала, в который они вставлены (Popineau et al., 2005). Используя DSC, Nakamura et al. (1981) визуализировали и количественно оценили эти два типа воды в образцах целлюлозы. Согласно их работам, на самом деле существует три типа воды, которые называются следующим образом: «замерзающая вода», «замерзающая связанная вода» и «незамерзающая вода». Первый термин относится к свободной воде, а два других, соответственно, к воде. слабо и сильно привязан к сети. Количество «незамерзающей воды» напрямую связано с молекулярной структурой материала. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) также оказалась хорошо адаптированной для изучения явления сорбции воды, поскольку она позволяет охарактеризовать молекулярные взаимодействия с участием потенциальных центров сорбции воды.В литературе FTIR-спектроскопия широко используется для изучения переноса воды в полимерах и, в частности, для изучения воды, сорбированной эпоксидными смолами (Fieldson and Barbari, 1993; Cotugno et al., 2001; Feng et al., 2004). Недавно Célino et al. (2014a) изучали сорбцию воды на трех натуральных волокнах (льняном, конопляном и сизальском) с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Спектральная информация позволила провести качественный и количественный анализ механизмов влагопоглощения. Были определены основные химические функции, участвующие в явлении сорбции воды (рис. 5), а абсолютное содержание воды в волокнах было определено с использованием метода регрессии частичных наименьших квадратов (PLS-R).Кроме того, с помощью этого метода была построена кинетика диффузии. Более подробный анализ (например, путем деконволюции валентной полосы ОН) может привести к количественному определению пропорций свободной и связанной воды, как описано в различных предыдущих работах по смесям полимер-вода (Cotugno et al., 2005; Mensitieri et al. ., 2006).

Рис. 5. Полосы инфракрасного спектра, подверженные влиянию увеличения относительной влажности для сизалевого волокна . p — значения баллов (используется с порогом 0.05), что указывает на значительное влияние поглощения воды на полосы FTIR, были отмечены красными точками (Célino et al., 2013, 2014a, b).

Что касается кинетики диффузии, большинство авторов исторически использовали классическую модель Фика для представления диффузионного поведения таких волокон, подвергнутых гидротермальному старению (Gouanvé et al., 2007; Bessadok et al., 2009). Недавно другие авторы предложили использовать модель параллельной экспоненциальной кинетики (PEK) для анализа кривых поглощения и десорбции различных целлюлозных волокон (Hill, Xie, 2011; Xie et al., 2011). Они полагают, что процесс диффузии ограничен набуханием материала, а не явлением диффузии. Эта модель, представленная двойной экспонентой, делит кинетику диффузии на две кинетики первого порядка: медленную кинетику и быструю кинетику. Физический смысл этой модели обсуждался Хиллом и Се (2011). В своей работе параметры ПЭК для сорбции оценивались авторами с точки зрения двух последовательно расположенных элементов Кельвина – Фойгта. Затем, постоянная силы в пружине каждого элемента Кельвина – Фойгта была определена как равновесное содержание влаги для каждого процесса, тогда как вязкость демпфера представлена ​​постоянной времени для каждой кинетики.Действительно, адсорбированные молекулы водяного пара оказывают давление внутри стенки ячейки, что приводит к изменению размеров, что эквивалентно растяжению пружины в модели Кельвина – Фойгта. Таким образом, модуль упругости определяет содержание воды в системе в бесконечное время (MC1, MC2). Более того, скорость, с которой молекулы воды адсорбируются или десорбируются системой, является функцией вязкости дроссельной заслонки в модели. Чем быстрее матрица способна деформироваться, тем выше скорость проникновения или выхода воды в стенку клетки или из нее.

Совсем недавно Célino et al. (2013, 2014a, b) предложили использовать теорию Ленгмюра для объяснения кинетики диффузии нескольких волокон в иммерсии. В этой модели, разработанной Картером и Киблером (1978) 35 лет назад, поглощение влаги можно объяснить количественно, если предположить, что поглощенная влага состоит как из подвижных, так и из связанных фаз. Молекулы подвижной фазы диффундируют с коэффициентом диффузии D _γ , не зависящим от концентрации и напряжения, и поглощаются (связываются) с вероятностью в единицу времени γ на определенных участках (например: пустоты в полимере, водородные связи и гетерогенные морфологии).Молекулы испускаются из связанной фазы, становясь подвижными с вероятностью в единицу времени β. Эта модель хорошо адаптирована к структуре и составу растительных волокон, поскольку учитывает свободную и связанную воду.

Что касается изотерм сорбции, содержание воды напрямую связано с относительной влажностью, следуя сигмоидальной зависимости, как описано Alix et al. (2009); Gouanvé et al. (2007). Такого рода изотермы сорбции хорошо согласуются с моделью Парка (Park, 1986).Эта модель предполагает ассоциацию трех механизмов, описывающих три части кривой (рис. 6). Она часто используется для объяснения изотерм сорбции гидрофильных и пористых сред, таких как целлюлозные волокна (Bessadok et al., 2009). Первая часть кривой могла быть связана с модой Ленгмюра (относительная влажность <10%). При такой относительной влажности вода сорбируется на определенных участках за счет водородных связей. Как обсуждалось ранее, специфическими сайтами могут быть гидроксильные функции аморфной целлюлозы и гемицеллюлозы или карбоксильные функции пектина (Célino et al., 2014а). Когда относительная влажность увеличивается, происходит насыщение этих специфических участков сорбции. Затем концентрация воды линейно увеличивается с относительной влажностью, как описывает закон Генри (до тех пор, пока RH = 65%). Такое поведение можно объяснить пористой структурой волокон, в которой вода может свободно диффундировать. Третья часть хорошо описывается степенной функцией, которая представляет собой явление агрегации молекул воды. Действительно, при высокой относительной влажности концентрация воды слишком важна, и молекулы воды соединяются вместе, образуя кластеры.Более того, было показано, что волокна, погруженные в дистиллированную воду при комнатной температуре, могут поглощать 100-200% воды по весу в зависимости от типа волокна (Symington et al., 2009; Célino et al., 2013), тогда как в 80% При относительной влажности содержание воды достигает примерно 10–15% (Watt, Kabir, 1975; Xie et al., 2011; Célino et al., 2013). Другие механизмы сорбции могут объяснить такой разрыв между условиями погружения и влажности пара.

Рис. 6. Равновесная изотерма сорбции водяного пара для модифицированных волокон агавы при 25 ° C [на основе Bessadok et al.(2009)] .

Влияние воды на свойства натуральных волокон

Поглощение влаги этими гидрофильными волокнами приводит к изменению их физических и химических свойств. Действительно, взаимодействие воды с гидрофильными материалами может вызывать множество явлений, таких как изменение размеров, модификация механических и химических свойств и т. Д.… Вода может оказывать пластифицирующее действие на структуру или, наоборот, образовывать устойчивые водородные связи, ведущие к с антипластифицирующим эффектом (Hatakeyama and Hatakeyama, 1998).

Размерные изменения

Для синтетических композитов взаимосвязь между количеством поглощенной воды и изменением размеров хорошо задокументирована (Weitsman, 2000). В случае биокомпозитов волокна считаются анизотропными и гидрофильными, что требует изменения моделей, традиционно используемых для трансверсально изотропных и гидрофобных волокон. Таким образом, количественная информация о коэффициенте гидрорасширения этих волокон будет важным фактором для разработки новых моделей, адаптированных к этим биоматериалам.Опубликован ряд работ по набуханию биокомпозитов (Madsen et al., 2012; Masoodi, Pillai, 2012). Например, исследование, основанное на измерении деформации композитов, армированных волокнами конопли, показало, что коэффициент гидрорасширения увеличивается с увеличением содержания волокна в материале (Madsen et al., 2012). Эти результаты также наблюдались Масуди и Пиллаи (2012) на джутовом / эпоксидном биокомпозите, показав, что натуральные волокна оказывают сильное влияние на изменение размеров композитов, в которые они входят.В масштабе волокна было проведено мало исследований для измерения этого коэффициента, несмотря на то, что наблюдается набухание. Действительно, растительные волокна имеют нестабильное размерное поведение. Под воздействием влажной среды они разбухают, в результате чего в конструкции возникают внутренние напряжения. Например, при сушке натуральные волокна теряют воду, поэтому можно наблюдать усадку в их поперечном направлении. Кроме того, изменение размеров натуральных волокон зависит от их состава. Ли и др.(2010) исследовали гигроскопическую деформацию микрофибрилл целлюлозы с помощью АСМ (атомно-силовая микроскопия). Они показали, что характерные времена поглощения воды и изменения размеров образца не находятся в одном масштабе. Действительно, после явления сорбции наблюдается время задержки набухания или усадки фибрилл целлюлозы. Гигроскопические деформации могут быть обратимыми — в этом случае они предсказываются коэффициентом гидрорасширения — или необратимыми из-за структурных дефектов.

Используя гигроупругую модель, примененную к элементарному волокну, рассматриваемому как многослойный полый цилиндр, (Neagu and Gamstedt, 2007) выделил параметры, влияющие на коэффициент гидрорасширения древесных волокон.Они обнаружили, что наиболее важным параметром является угол микроволоконности слоя S2.

Влияние на механические свойства

Что касается влияния воды на механические свойства, несколько авторов показали взаимосвязь между влажностью и механическими свойствами растительных волокон. Хотя это влияние было ясно продемонстрировано, различные результаты литературы не совсем согласуются (Таблица 3). Действительно, Дэвис и Брюс (1998) экспериментально наблюдали тенденцию к уменьшению модуля Юнга с увеличением относительной влажности для льняных и крапивных волокон (уменьшение модуля Юнга льняных волокон примерно на 23% при изменении относительной влажности от 30 до 80%). ).Эта тенденция также подчеркивается Symington et al. (2009) для льна и Ho and Ngo (2005) для волокон конопли и кокосового волокна. Однако другие исследования показывают увеличение модуля Юнга волокон при относительной влажности до определенного порога поглощения воды (Symington et al., 2009; Placet et al., 2012b). В частности, Placet et al. (2012b) показывают, что модуль молодости волокон конопли увеличивается примерно на 20% в диапазоне относительной влажности 25–80%. Это увеличение жесткости можно объяснить перестройкой микрофибрилл и окружающих молекул, действующих как матрица (Placet et al., 2012б). Эта перестройка могла быть активирована набуханием волокон. При превышении определенного порогового значения влажности снижение модуля Юнга можно объяснить пластифицированием волокна. Фактически, образование водородных связей, заменяющих связи в макромолекулярной сети гемицеллюлозы, может сделать материал более гибким и податливым. Эстлей и Дональд (2001) изучали эту возможную перестройку микрофибрилл во время гидратации льняных волокон с помощью дифракции рентгеновских лучей. Они подчеркнули структурную эволюцию волокон во время обезвоживания.Таким образом, ими была предложена модель, учитывающая реорганизацию микрофибрилл при десорбции молекул воды (угол микрофибрилл варьируется от 15 ° до 11 ° для сухого образца).

Таблица 3. Обзор литературы о влиянии поглощения влаги на механические свойства растительных волокон .

Что касается влияния воды на максимальное растягивающее напряжение, разные литературные результаты согласуются. Часто наблюдается увеличение напряжения при разрушении из-за относительной влажности до порогового значения RH = 50-60% (Placet et al., 2012b) или RH = 70% (Van Voorn et al., 2001). Выше этой относительной влажности прочность на разрыв снижается. Поглощение воды внутри волокна может привести к разрыву водородных связей между матрицей аморфной фазы и кристаллической частью волокна. Это снизит предел прочности на разрыв. Обзор литературы показывает увеличение удлинения волокна с увеличением содержания воды. Вода выступает пластификатором и смягчителем структуры.

Еще одно явление, выделенное Маннаном и Роббани (1996), а позднее — Пласетом и др.(2012b) — вращение волокон в присутствии влаги. Для статической нагрузки авторы показали, что угол поворота увеличивается с увеличением относительной влажности. В той же работе Placet et al. (2012b) наблюдали заметное увеличение жесткости волокна во время испытаний на растяжение за счет циклов относительной влажности от RH = 50% до RH = 80%. Модуль упругости увеличивается на 250% от исходного значения.

Разнообразие этих результатов в литературе еще раз связано с условиями испытаний и факторами изменчивости этих волокон (условия роста, условия экстракции, условия хранения…)

Изменения конструкции

Конструктивные изменения отмечены несколькими работами.Например, в своей исследовательской статье Накамура и др. (1983) предполагают, что аморфная фаза кристаллической целлюлозы может стать кристаллической в ​​присутствии связанной воды. Дальнейшие испытания методом XRD показывают, что поглощение влаги целлюлозой I приводит к увеличению степени кристалличности. В связи с этим увеличением кристалличности авторы показали увеличение прочности на разрыв гидратированной целлюлозы I. Эволюция кристаллической структуры волокон во время сушки также исследовалась Célino et al.(2014b) путем расчета индекса общей кристалличности или TCI, описанного Нельсоном и О’Коннором в 60-е годы (Nelson and O’Connor, 1964). Этот метод подтверждает наличие в инфракрасном спектре целлюлозы как кристаллических, так и аморфных характеристических полос. Затем можно оценить долю кристаллической целлюлозы в образце, определив соотношение интенсивностей этих полос. Результаты показали снижение степени кристалличности с уменьшением содержания воды внутри волокон, что свидетельствует о действии воды на макромолекулярную сеть целлюлозы.Когда вода удаляется из образца, водородные связи, образованные между водой и гидрофильными участками волокон, разрываются, что приводит к релаксации макромолекулярной сети и снижению степени кристалличности. Недавно эта гипотеза была подтверждена рентгенографическим исследованием древесных волокон, подвергнутых гигроскопическим циклам (Toba et al., 2013).

Сводка

Композиты, армированные натуральными волокнами, получили значительное развитие за последние годы благодаря их способности к биологическому разложению, низкой стоимости, низкой относительной плотности, высоким удельным механическим свойствам и возобновляемой природе.Предопределено, что эти композиты найдут все больше и больше применений в ближайшем будущем, поскольку проводится множество исследований, направленных на понимание и улучшение их свойств. Понимание гигроскопичности этих материалов является ключевым вопросом для их использования в различных погодных условиях. В этой статье рассмотрены, проанализированы и освещены многие исследования, касающиеся связи между микроструктурой и гидрофильным поведением растительных волокон, влияния влаги на их свойства, а также конечных свойств композитов, которые они усиливают.Было обнаружено, что сорбция воды волокнами и их композитами существенно влияет на их размерные и структурные свойства. Воду, сорбированную такими волокнами, можно разделить на два типа популяций: свободную и связанную воду. Свободная вода задерживается внутри пористой структуры растительных волокон, тогда как связанная вода может связываться с определенными полярными участками. Эти места можно было бы хорошо идентифицировать с помощью спектроскопических методов.

Требуются дальнейшие исследования для разработки химических или физических средств обработки, которые могли бы снизить их водопоглощение.Кроме того, необходимо провести исследования, чтобы учесть набухание волокон внутри композита и оценить внутренние напряжения. В дополнение к этой модели связанной диффузии можно использовать для учета эффектов, вызванных механическими состояниями на диффузию влаги. Затем предстоящие исследования могут быть сосредоточены на использовании более продвинутых мультифизических теоретических подходов, посвященных моделированию поглощения влаги, происходящего, в то время как гетерогенное локальное набухание, испытываемое армированным полимером, учитывается Youssef et al.(2009, 2011); Sar et al. (2012, 2013).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Аликс, С., Лебрен, Л., Марэ, С., Филипп, Э., Бурмо, А., Бейли, К. и др. (2012). Обработка пектиназой технических волокон льна: влияние на сорбцию воды и механические свойства. Carbohydr. Полим . 87, 177–185. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2011.07.035

CrossRef Полный текст

Аликс, С., Лебрен, Л., Морван, К., и Марэ, С. (2011). Изучение поведения воды в химически обработанных композитах на основе льняного волокна: подход к границе раздела с водой. Compos. Sci. Технол . 71, 893–899. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2011.02.004

CrossRef Полный текст

Аликс, С., Филипп, Э., Бессадок, А., Лебрен, Л., Морван, К., и Марэ, С. (2009). Влияние химических обработок на водопоглощение и механические свойства льняных волокон. Биоресурсы. Технол . 100, 4742–4749. DOI: 10.1016 / j.biortech.2009.04.067

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Андерсонс, Дж., Спарнинс, Э., Иоффе, Р., и Вальстрём, Л. (2005). Распределение прочности элементарных волокон льна. Compos. Sci. Технол . 65, 693–702. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2004.10.001

CrossRef Полный текст

Ариб, Р.М. Н., Сапуан, С. М., Хамдан, М. А. М. М., Паридах, М. Т., и Заман, Х. М. Д. К. (2004). Обзор литературы по полимерным композитам, армированным ананасовым волокном. Polym. Compos . 12, 341–348. Доступно в Интернете по адресу: http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=15856002

Ассарар, М., Скида, Д., Эль Махи, А., Поилан, К., и Аяд, Р. (2011). Влияние старения в воде на механические свойства и случаи повреждения двух армированных композиционных материалов: льноволокно и стекловолокно. Mater. Des . 32, 788–795. DOI: 10.1016 / j.matdes.2010.07.024

CrossRef Полный текст

Эстли, О. М., и Дональд, А. М. (2001). Исследование влияния гидратации на микроструктуру льняных волокон методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Биомакромолекулы 2, 672–680. DOI: 10.1021 / bm005643l

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Эстли, О. М., и Дональд, А. М. (2003). Деформация растяжения льняных волокон, исследованная методом рассеяния рентгеновских лучей. J. Mater. Sci . 38, 165–171. DOI: 10.1023 / A: 1021186421194

CrossRef Полный текст

Бейли, К. (2002). Анализ поведения льняных волокон при растяжении и анализ увеличения жесткости при растяжении. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 33, 939–948. DOI: 10.1016 / S1359-835X (02) 00040-4

CrossRef Полный текст

Бертольд, Дж., Олссон, Р. Дж. О. и Сальмен, Л. (1998). Сорбция воды гидроксильными и карбоксильными группами в карбоксиметилцеллюлозе (КМЦ) изучена с помощью NIR-спектроскопии. Целлюлоза 5, 280–298. DOI: 10.1023 / A: 1009298

CrossRef Полный текст

Бессадок А., Ланжевен Д., Гуанве Ф., Чаппи К., Рудесли С. и Марэ С. (2009). Исследование сорбции воды на модифицированных волокнах агавы. Carbohydr. Полим . 76, 74–85. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2008.09.033

CrossRef Полный текст

Бессадок А., Марэ С., Гуанве Ф., Колассе Л., Циммерлин И., Рудесли С. и др. (2007). Влияние химической обработки волокон Alfa (Stipatenacissima) на водосорбционные свойства. Compos. Sci. Технол . 67, 685–697. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2006.04.013

CrossRef Полный текст

Бисмарк А., Аскаргорта И. А., Спрингер Дж., Лампке Т., Вилаж Б., Стамбулис А. и др. (2002). Характеристика поверхности льняных, конопляных и целлюлозных волокон; свойства поверхности и поведение поглощения воды. Polym. Compos . 23, 872–894. DOI: 10.1002 / pc.10485

CrossRef Полный текст

Bledzki, A. K., and Gassan, J. (1999).Композиты, армированные волокнами на основе целлюлозы. Prog. Polym. Sci . 24, 221–274. DOI: 10.1016 / S0079-6700 (98) 00018-5

CrossRef Полный текст

Blicblau, A. S., Coutts, R. S. P., and Sims, A. (1997). Новые композиты с использованием сырой шерсти и полиэфирной смолы. J. Mater. Sci. Lett . 16, 1417–1419. DOI: 10.1023 / A: 1018517512425

CrossRef Полный текст

Бодрос Э. и Бейли К. (2008). Изучение свойств растяжения волокон крапивы двудомной (Urtica dioica). Mater. Lett . 62, 2143–2145. DOI: 10.1016 / j.matlet.2007.11.034

CrossRef Полный текст

Бурмо, А. (2011). Contribution à l’étude multi-échelle de fiber végétales et de biocomposites . Лорьян: доктор философии. Université de Bretagne Sud.

Бурмо, А., Морван, К., Буали, Б., Пласет, В., Перре, П., и Бейли, К. (2013). Взаимосвязь между микроволоконным углом, механическими свойствами и биохимическим составом льняных волокон. Ind.Кропс Прод . 44, 343–351. DOI: 10.1016 / j.indcrop.2012.11.031

CrossRef Полный текст

Картер, Х. Г., и Киблер, К. Г. (1978). Модель типа Ленгмюра аномальной диффузии влаги в композитных смолах. J. Compos. Mater . 12, 118–131. DOI: 10.1177 / 002199837801200201

CrossRef Полный текст

Кейв, И. Д. (1997). Теория рентгеновского измерения угла микрофибрилл в древесине, Часть 2. Дифракционная диаграмма. Wood Sci. Технол .31, 225–234. DOI: 10.1007 / BF00702610

CrossRef Полный текст

Célino, A., Fréour, S., Jacquemin, F., and Casari, P. (2013). Описание и моделирование диффузии влаги натуральных волокон. J. Appl. Polym. Sci . 130, 297–306. DOI: 10.1002 / app.39148

CrossRef Полный текст

Célino, A., Gonçalves, O., Jacquemin, F., and Fréour, S. (2014a). Качественная и количественная оценка сорбции воды в натуральных волокнах с использованием ATR-FTIR спектроскопии. Углеводный Полим . 101, 163–170. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2013.09.023

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Célino, A., Gonçalves, O., Jacquemin, F., and Fréour, S. (2014b). Использование инфраструктуры спектрометрии для быстрого количественного определения влажности в вегетативных волокнах. Revue des Composites et des Matériaux Avancés . 24, № 1, 81–96.

Чампнесс П. Э., Клифф Г. и Лоример Г. В. (1976).Идентификация асбеста. J. Microscopy 118, 231–249. DOI: 10.1111 / j.1365-2818.1976.tb01096.x

CrossRef Полный текст

Чанд Н., Тивари Р. К. и Рохатги П. К. (1988). Ресурсные структурные свойства натуральных целлюлозных волокон — аннотированная библиография. J. Mater. Sci . 23, 381–387. DOI: 10.1007 / BF01174659

CrossRef Полный текст

Шарле К., Бейли К., Морван К., Джерно Дж. П., Гомина М. и Бреар Дж. (2007).Характеристики льняных волокон Hermès в зависимости от их расположения в стебле и свойств полученных однонаправленных композитов. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 38, 1912–1921. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2007.03.006

CrossRef Полный текст

Шарле К., Джернот Дж. П., Бреард Дж. И Гомина М. (2010). Рассеяние морфологических и механических свойств льняных волокон. Ind. Crops Prod . 32, 220–224. DOI: 10.1016 / j.indcrop.2010.04.015

CrossRef Полный текст

Чоу, К.П.Л., Син, X.С., и Ли, Р.К.Й. (2007). Исследования влагопоглощения полипропиленовых композитов, армированных сизалевыми волокнами. Compos. Sci. Технол . 67, 306–313. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2006.08.005

CrossRef Полный текст

Coroller, G., Lefeuvre, A., Le Duigou, A., Bourmaud, A., Ausias, G., Gaudry, T., et al. (2013). Влияние индивидуализации льняных волокон на разрушение при растяжении однонаправленного композита лен / эпоксидная смола. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура .51, 62–70. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2013.03.018

CrossRef Полный текст

Котуньо, С., Ларобина, Д., Менситьери, Г., Мусто, П., и Рагоста, Г. (2001). Новый спектроскопический подход к исследованию процессов переноса в полимерах: на примере водной эпоксидной системы. Полимер 42, 6431–6438. DOI: 10.1016 / S0032-3861 (01) 00096-9

CrossRef Полный текст

Cotugno, S., Mensitieri, G., Musto, P., and Sanguigno, L. (2005). Молекулярные взаимодействия и транспортные свойства плотно сшитых сетей: исследование методом FTIR-спектроскопии с временным разрешением систем эпоксид / h3O. Макромолекулы 38, 801–811. DOI: 10.1021 / ma040008j

CrossRef Полный текст

Казинс, У. Дж. (1976). Модуль упругости лигнина в зависимости от содержания влаги. Wood Sci. Технол . 10, 9–17. DOI: 10.1007 / BF00376380

CrossRef Полный текст

Казинс, У. Дж. (1978). Модуль Юнга гемицеллюлозы в зависимости от содержания влаги. Wood Sci. Технол . 12, 161–167. DOI: 10.1007 / BF00372862

CrossRef Полный текст

Казинс, W.Дж., Армстронг, Р. У., и Робинсон, У. Х. (1975). Модуль Юнга лигнина по результатам испытания на непрерывное вдавливание. J. Mater. Sci . 10, 1655–1658. DOI: 10.1007 / BF00554925

CrossRef Полный текст

Дэвис, Г. К., и Брюс, Д. М. (1998). Влияние относительной влажности окружающей среды и повреждений на растяжение волокон льна и крапивы. Текст. Res. J . 68, 623–629. DOI: 10.1177 / 004051759806800901

CrossRef Полный текст

Де Роса, И.М., Кенни, Дж. М., Апулия, Д., Сантулли, К., и Сарасини, Ф. (2010). Морфологические, термические и механические характеристики волокон окра (Abelmoschusesculentus) как потенциального армирования в полимерных композитах. Compos. Sci. Технол . 70, 116–122. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2009.09.013

CrossRef Полный текст

Дхакал, Х. Н., Чжан, З. Ю., Ричардсон, М. О. У. (2007). Влияние водопоглощения на механические свойства ненасыщенных полиэфирных композитов, армированных пеньковым волокном. Compos. Sci. Технол . 67, 1674–1683. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2006.06.019

CrossRef Полный текст

Дюваль А., Бурмо А., Ожье Л. и Бейли К. (2011). Влияние зоны отбора проб стебля на механические свойства волокон конопли. Mater. Lett . 65, 797–800. DOI: 10.1016 / j.matlet.2010.11.053

CrossRef Полный текст

Эйххорн, С. Дж., Бэйли, К. А., Зафейропулос, Н., Мвайкамбо, Л. Ю., Анселл, М. П., Дюфрен, А., и другие. (2001). Обзор: текущие международные исследования целлюлозных волокон и композитов. J. Mater. Sci . 36, 2107–2131. DOI: 10.1023 / A: 1017512029696

CrossRef Полный текст

Фарук, О., Бледски, А. К., Финк, Х. С., и Саин, М. (2012). Биокомпозиты, армированные натуральными волокнами: 2000-2010 гг. Prog. Polym. Sci . 37, 1552–1596. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2012.04.003

CrossRef Полный текст

Фэн Дж., Бергер К. Р. и Дуглас Э.П. (2004). Перенос водяного пара в жидкокристаллических и нежидкокристаллических эпоксидных смолах. J. Mater. Sci . 39, 3413–3423. DOI: 10.1023 / B: JMSC.0000026944.85440.f3

CrossRef Полный текст

Филдсон, Г. Т., и Барбари, Т. А. (1993). Использование FTIR-ATR спектроскопии для характеристики пенетрантной диффузии в полимерах. Полимер 34, 1146–1153. DOI: 10.1016 / 0032-3861 (93) -3

CrossRef Полный текст

Финк, Х. П., Хофманн, Д., Пурц, Х.Дж. (1990). О фибриллярной структуре нативной целлюлозы. Acta Polymerica 41, 131–137. DOI: 10.1002 / actp.1990.010410213

CrossRef Полный текст

Фреур, С., Жакмен, Ф., и Гильен, Р. (2006). Расширение подхода Мори-Танака к гигроупругому нагружению армированных волокном композитов — сравнение с самосогласованной моделью Эшелби-Крёнера. J. Армированный пластик. Compos . 25, 1039–1052. DOI: 10.1177 / 0731684406064998

CrossRef Полный текст

Fu, C., Портер, Д., Шао, З. (2009). Воздействие влаги на механические свойства шелка Antheraea pernyi. Макромолекулы 42, 7877–7880. DOI: 10.1021 / ma

1k

CrossRef Полный текст

Gassan, J., and Bledzki, A. (1999). Влияние циклической абсорбции влаги на механические свойства силанизированных джутово-эпоксидных композитов. Polym. Compos . 20, 604–611. DOI: 10.1002 / pc.10383

CrossRef Полный текст

Гассан Дж., Чате А. и Бледски А.(2001). Расчет упругих свойств натуральных волокон. J. Mater. Sci . 36, 3715–3720. DOI: 10.1023 / A: 1017969615925

CrossRef Полный текст

Готье, Р., Джоли, К., Компас, А., Готье, Х., Эскуб, М. (1998). Интерфейсы в композитах полиолефин / целлюлозное волокно: химическая связь, морфология, корреляция с адгезией и старением во влаге. Polym. Compos . 19, 287–300. DOI: 10.1002 / pc.10102

CrossRef Полный текст

Джордж, Дж., Бхагаван, С.С., и Томас, С. (1998). Влияние окружающей среды на свойства композитов полиэтилена низкой плотности, армированных волокнами листьев ананаса. Compos. Sci. Технол . 58, 1471–1485. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (97) 00161-9

CrossRef Полный текст

Гиллис, П. П. (1969). Влияние водородных связей на осевую жесткость кристаллической нативной целлюлозы. J. Polym. Sci. А 2, 783–794.

Горшкова Т.А., Сальников В.В., Погодина Н.М., Чемикосова С.Б., Яблокова Е.В., Уланов А.В. и др. (2000). Состав и распределение фенольных соединений клеточной стенки льна (Linum usitatissimum L.). Stem Tissues Ann. Бот . 85, 477–486. DOI: 10.1006 / anbo.1999.1091

CrossRef Полный текст

Гуанве, Ф., Марэ, С., Бессадок, А., Ланжевен, Д., и Метайер, М. (2007). Кинетика сорбции воды льняными и ПЭТ-волокнами. Eur. Polym. J . 43, 586–598. DOI: 10.1016 / j.eurpolymj.2006.10.023

CrossRef Полный текст

Хатакеяма, Х.и Хатакеяма Т. (1998). Взаимодействие воды с гидрофильными полимерами. Thermochim. Acta 308, 3–22. DOI: 10.1016 / S0040-6031 (97) 00325-0

CrossRef Полный текст

Хатакеяма Т., Танака М., Киши А. и Хатакеяма Х. (2012). Сравнение методов измерения для идентификации связанной воды, удерживаемой полимерами. Thermochim. Acta 532, 159–163. DOI: 10.1016 / j.tca.2011.01.027

CrossRef Полный текст

Хирл, Дж.У. С. (1963). Тонкая структура волокон и кристаллических полимеров. III. Интерпретация механических свойств волокон. J. Appl. Polym. Sci . 7, 1207–1223. DOI: 10.1002 / приложение.1963.070070403

CrossRef Полный текст

Хайнце, Т., и Фишер, К. (ред.). (2005). Целлюлоза и производные целлюлозы . Сомерсет, штат Нью-Джерси: ISBN компании John Wiley and Sons Inc.: 13: 978-3-52731326-6.

Хилл, К. А. С., Абдул Халил, Х. П. С. и Хейл, М. Д. (1998).Исследование потенциала ацетилирования для улучшения свойств растительных волокон. Ind. Crop Prod . 8, 53–63. DOI: 10.1016 / S0926-6690 (97) 10012-7

CrossRef Полный текст

Хилл, К. А. С., Се, Ю. (2011). Свойства динамической сорбции водяного пара природных волокон и вязкоупругое поведение клеточной стенки: есть ли связь между кинетикой сорбции и гистерезисом? J. Mater. Sci . 46, 3738–3748. DOI: 10.1007 / s10853-011-5286-1

CrossRef Полный текст

Хо, Т.Н., и Нго, А. Д. (2005). «Влияние температуры и влажности на прочность на разрыв и жесткость волокон конопли и кокосового волокна», в Труды 5-й Международной канадской конференции по композитам , UBC, Ванкувер.

Ху, Р. Х., Сан, М. Ю., Лим, Дж. К. (2010). Поглощение влаги, прочность на разрыв и эволюция микроструктуры короткого джутового волокна / полилактидного композита в гигротермальной среде. Mater. Des . 31, 3167–3173. DOI: 10.1016 / j.matdes.2010.02.030

CrossRef Полный текст

Ислам, М. С., Пикеринг, К. Л., и Форман, Н. Дж. (2010). Влияние ускоренного старения на физико-механические свойства обработанных щелочью промышленных композитов из поли (молочной кислоты) (PLA), армированных волокнами конопли. Polym. Деграда. Укол . 95, 59–65. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2009.10.010

CrossRef Полный текст

Кекес, Дж., Бургерт, И., Фруманн, К., Мюллер, М., Колльн, К., и Гамильтон, М. (2003). Восстановление клеточной стенки после необратимой деформации древесины. Nat. Mater . 2, 810–814. DOI: 10.1038 / nmat1019

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Келлер А., Леупин М., Медиавилла В. и Винтермантел Э. (2001). Влияние стадии роста промышленной конопли на химические и физические свойства волокон. Ind. Crops Prod . 13, 35–48. DOI: 10.1016 / S0926-6690 (00) 00051-0

CrossRef Полный текст

Лакост, Э., Фреур, С., и Жакмен, Ф. (2010). О применимости масштабной модели перехода Крёнера-Эшелби для включений различной морфологии. мех. Mater . 42, 218–226. DOI: 10.1016 / j.mechmat.2009.10.002

CrossRef Полный текст

Лакост, Э., Фреур, С., и Жакмен, Ф. (2011). Многоуровневый анализ материалов, усиленных включениями, случайно ориентированными в макете. Заявл. Мех. Mater . 61, 55–64. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / AMM.61.55

CrossRef Полный текст

Ле Дуигу А., Дэвис П. и Бейли К. (2009). Старение биокомпозитов лен / поли (молочная кислота) в морской воде. Polym. Деграда. Укол . 94, 1151–1162. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2009.03.025

CrossRef Полный текст

Ли, Дж. М., Павляк, Дж. Дж., И Хейтман, Дж. А. (2010). Продольные и одновременные изменения размеров фибрилл агрегатов целлюлозы на стадиях сорбции. Mater. Charact . 61, 507–517. DOI: 10.1016 / j.matchar.2010.02.007

CrossRef Полный текст

Ли, С. Х., и Ван, С. (2006). Биоразлагаемые полимеры / биокомпозит из бамбукового волокна со связующим веществом на биологической основе. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 37, 80–91. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2005.04.015

CrossRef Полный текст

Ли Ю., Май Ю. У. и Е Л. (2000). Сизалевое волокно и его композиты: обзор последних разработок. Compos. Sci. Технол . 60, 2037–2055. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (00) 00101-9

CrossRef Полный текст

Мэдсен Б., Хоффмайер П. и Лилхольт Х. (2007). Композиты, армированные конопляной пряжей — II. Свойства при растяжении. Compos.Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 38, 2204–2215. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2007.06.002

CrossRef Полный текст

Мадсен Б., Хоффмайер П. и Лилхольт Х. (2012). Композиты, армированные пеньковой пряжей — III. Содержание влаги и изменения размеров. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 43, 2151–2160. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2012.07.010

CrossRef Полный текст

Мэдсен Б. и Лилхольт Х. (2003). Физико-механические свойства однонаправленных композиционных материалов из растительного волокна — оценка влияния пористости. Compos. Sci. Технол . 63, 1265–1272. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (03) 00097-6

CrossRef Полный текст

Маннан и Роббани, З. (1996). Вращение натурального целлюлозного волокна вокруг оси волокна за счет поглощения влаги. Полимер 37, 639–4641. DOI: 10.1016 / 0032-3861 (96) 00265-0

CrossRef Полный текст

Марклунд, Э., Варна, Дж. (2009). Моделирование гигрорасширения выровненных древесно-волокнистых композитов. Compos. Sci. Технол .69, 1108–1114. DOI: 10.1016 / j.compscitech.2009.02.006

CrossRef Полный текст

Мартин Н., Муре Н., Дэвис П. и Бейли К. (2013). Влияние степени вымачивания льняных волокон на свойства растяжения отдельных волокон и композитов короткое волокно / полипропилен. Ind. Crops Prod . 49, 755–767. DOI: 10.1016 / j.indcrop.2013.06.012

CrossRef Полный текст

Масуди Р., Пиллаи К. М. (2012). Исследование поглощения влаги и набухания в композитах из джута и эпоксидной смолы на биологической основе. J. Армированный пластик. Compos . 31, 285–294. DOI: 10.1177 / 0731684411434654

CrossRef Полный текст

Mensitieri, G., Lavorgna, M., Musto, P., and Ragosta, G. (2006). Водный транспорт в плотно сшитых сетях: сравнение эпоксидных систем с разными интерактивными персонажами. Полимер 47, 8326–8336. DOI: 10.1016 / j.polymer.2006.09.066

CrossRef Полный текст

Мишра, С., Наик, Дж., И Патил, Ю. (2000). Совмещающий эффект малеинового ангидрида на набухание и механические свойства новолачных композитов, армированных растительными волокнами. Compos. Sci. Технол . 60, 1729–1735. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (00) 00056-7

CrossRef Полный текст

Моханти, А. К., и Мисра, М. (1995). Исследования джутовых композитов: обзор литературы. Polym. Пласт. Technol. Eng . 34, 729–792. DOI: 10.1080 / 03602559508009599

CrossRef Полный текст

Моханти, А.К., Мисра, М., и Хинрихсен, Г. (2000). Биофибры, биоразлагаемые полимеры и биокомпозиты: обзор. Macromol. Матер.Eng . 276, 1–24. DOI: 10.1002 / (SICI) 1439-2054 (20000301) 276: 1 <1 :: AID-MAME1> 3.0.CO; 2-W

CrossRef Полный текст

Морван К., Андем-Онзиги К., Жиро Р., Химмельсбах Д. С., Дриуич А. и Акин Д. Э. (2003). Строительное льняное волокно: больше одного кирпича в стенах. Plant Physiol. Биохим . 41, 935–944. DOI: 10.1016 / j.plaphy.2003.07.001

CrossRef Полный текст

Мукерджи, П. С., Сатьянараяна, К. Г. (1984). Структура и свойства некоторых растительных волокон, часть 1.Сизалевое волокно. J. Mater. Sci . 19, 3925–3934. DOI: 10.1007 / BF00980755

CrossRef Полный текст

Мукерджи, П. С., Сатьянараянна, К. Г. (1986). Эмпирическая оценка взаимосвязи структуры и свойств натуральных волокон и их поведения при разрушении. J. Mater. Sci . 21, 4162–4168. DOI: 10.1007 / BF01106524

CrossRef Полный текст

Накамура К., Хатакеяма Т. и Хатакеяма Х. (1981). Исследования связанной воды целлюлозы методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Текст. Res. J . 51, 607–613. DOI: 10.1177 / 004051758105100909

CrossRef Полный текст

Накамура К., Хатакеяма Т. и Хатакеяма Х. (1983). Влияние связанной воды на растягивающие свойства нативной целлюлозы. Текст. Res. J . 53, 682–688. DOI: 10.1177 / 004051758305301108

CrossRef Полный текст

Näslund, P., Vuong, R., Chanzy, H., and Jésior, J.C. (1988). Дифракционно-контрастная просвечивающая электронная микроскопия на ультратонких срезах льноволокна. Текст. Res. J . 58, 414–417.

Neagu, R.C., и Gamstedt, E.K. (2007). Моделирование влияния ультраструктурной морфологии на гигроупругие свойства древесных волокон. J. Mater. Sci . 42, 10254–10274. DOI: 10.1007 / s10853-006-1199-9

CrossRef Полный текст

Нельсон Р. А. (1977). Определение переходов влаги в целлюлозных материалах с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. J. Appl. Полим . 21, 645–654. DOI: 10.1002 / app.1977.070210306

CrossRef Полный текст

Нельсон, М. Л., и О’Коннор, Р. Т. (1964). Связь определенных инфракрасных диапазонов с кристалличностью целлюлозы и типом кристаллической решетки. Часть I. Спектры решеток типов I, 11, I11 и аморфной целлюлозы. J. Appl. Polym. Sci . 8, 1311–1324. DOI: 10.1002 / приложение.1964.070080322

CrossRef Полный текст

Нишияма Ю., Ланган П. и Чанзи Х. (2002). Кристаллическая структура и система водородных связей в целлюлозе Ib по данным синхротронной рентгеновской дифракции и нейтронной волоконной дифракции. J. Am. Chem. Soc . 124, 9074–9082. DOI: 10.1021 / ja0257319

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Оксман К., Скрифварс М., Селин Ж.-Ф. (2003). Натуральные волокна в качестве армирования композитов на основе полимолочной кислоты (PLA). Комп. Sci. Технол . 63, 1317–1324. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (03) 00103-9

CrossRef Полный текст

Парк, Г. С. (1986). «Принципы переноса: раствор, диффузия и проникновение в полимерные мембраны», в Synthetic Membranes: Science, Engineering and Applications (101) , 57–107.редакторы P. M. Bungay et al. (Голландия: Reidel Pub).

Пежич Б. М., Костич М. М., Скундрич П. Д. и Праскало Дж. З. (2008). Влияние гемицеллюлозы и удаления лигнина на поглощение воды волокнами конопли. Биоресурсы. Технол . 99, 7152–7159. DOI: 10.1016 / j.biortech.2007.12.073

Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст

Плацет, В. (2009). Характеристика термомеханического поведения волокон конопли, предназначенных для производства композитов с высокими эксплуатационными характеристиками. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 40, 1111–1118. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2009.04.031

CrossRef Полный текст

Placet, V., Bouali, A., Garcin, C., Cote, J.M., and Perré, P. (2011). «Suivi par DRX des réarrangements microstructuraux индуцирует частные механические решения для механических волокон в тканях шанвера», в 20ème Congrès Français de Mécanique , Besançon.

Placet, V., Trivaudey, F., Cisse, O., Gucheret-Retel, V., and Boubakar, L.(2012a). Зависимость кажущегося модуля упругости волокон конопли от диаметра: морфологический, структурный или ультраструктурный эффект? Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 43, 275–287. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2011.10.019

CrossRef Полный текст

Пласет В., Сиссе О. и Бубакар Л. (2012b). Влияние относительной влажности окружающей среды на растяжение и вращение волокон конопли. J. Mater. Sci . 47, 3435–3446. DOI: 10.1007 / s10853-011-6191-3

CrossRef Полный текст

Попино, С., Рондо-Мору, К., Сюльпис-Гайе, К., и Мартин, Э. Р. С. (2005). Абсорбция свободной / связанной воды в эпоксидном клее. Полимер 46, 10733–10740. DOI: 10.1016 / j.polymer.2005.09.008

CrossRef Полный текст

Рангарадж, С. В., и Смит, Л. (2000). Влияние влаги на долговечность древесины / термопластического композита. J. Ther. Compos. Mater . 13, 140–161. DOI: 10.1106 / 5NV3-X974-JDR1-QTAL

CrossRef Полный текст

Сакурада И., Нукушина Ю., и Ито, Т. (1962). Экспериментальное определение модуля упругости кристаллических областей ориентированных полимеров. J. Polym. Sci . 57, 651–660. DOI: 10.1002 / pol.1962.1205716551

CrossRef Полный текст

Сар Б. Э., Фреур С., Дэвис П. и Жакмен Ф. (2012). Связь диффузии влаги и внутренних механических состояний в полимерах — термодинамический подход. Eur. Дж. Мех . 36, 38–43. DOI: 10.1016 / j.euromechsol.2012.02.009

CrossRef Полный текст

Сар, Б.Э., Фреур, С., Дэвис, П., и Жакмен, Ф. (2013). Учет дифференциального набухания в мультифизическом моделировании диффузионного поведения полимеров. Z. angew. Математика. Мех . DOI: 10.1002 / zamm.201200272

CrossRef Полный текст

Сарко А. и Муггли Р. (1974). Анализ упаковки углеводов и полисахаридов. 3. Валоницеллюлоза и целлюлоза — II. Макромолекулы 7, 486–494. DOI: 10.1021 / ma60040a016

CrossRef Полный текст

Сатьянараяна, К.Г., Выпич Ф. (2007). «Характеристика натуральных волокон (Глава 1)», в Engineering Biopolymers: Homopolymers, Blends and Composites , eds S. Fakirov and D. Bhattacharya (Мюнхен: Hanser Publishers), 3–48. ISBN: 978-1-56990-405-3

Сатьянараяна, К. Г., Аризага, Г. Г. К., и Випич, Ф. (2009). Биоразлагаемые композиты на основе лигноцеллюлозных волокон — обзор. Prog. Polym. Sci . 34, 982–1021. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2008.12.002

CrossRef Полный текст

Стамбулис, А., Бэйли, К.А., и Пейджс, Т. (2001). Влияние условий окружающей среды на механические и физические свойства льняного волокна. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 32, 1105–1115. DOI: 10.1016 / S1359-835X (01) 00032-X

CrossRef Полный текст

Сугияма Дж., Вуонг Р. и Чанзи Х. (1991). Электронографическое исследование двух кристаллических фаз, происходящих в природной целлюлозе из клеточной стенки водорослей. Макромолекулы 24, 4168–4175. DOI: 10.1021 / ma00014a033

CrossRef Полный текст

Summerscales, J., Диссанаяке, Н. П. Дж., Вирк, А. С., и Холл, В. (2010). Обзор лубяных волокон и их композитов. Часть I. Волокна как подкрепление. Compos. Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 41, 1329–1335. DOI: 10.1016 / j.compositesa.2010.06.001

CrossRef Полный текст

Саймингтон, М. К., Бэнкс, В. М., Дэвид Уэст, О., и Петрик, Р. А. (2009). Испытание на растяжение натуральных волокон на основе целлюлозы для применения в конструкционных композитах. J. Compos. Mater . 43, 1083–1108. DOI: 10.1177/0021998308097740

CrossRef Полный текст

Таширо, К., и Кобаяси, М. (1991). Теоретическая оценка трехмерных упругих постоянных нативной и регенерированной целлюлозы: роль водородных связей. Полимер 32, 1516–1526. DOI: 10.1016 / 0032-3861 (91) -L

CrossRef Полный текст

Тоба, К., Ямамото, Х., Ёсида, М. (2013). Кристаллизация микрофибрилл целлюлозы в клеточной стенке древесины путем многократной сухой и влажной обработки с использованием метода дифракции рентгеновских лучей. Целлюлоза . 20, 633–643. DOI: 10.1007 / s10570-012-9853-7

CrossRef Полный текст

Трипати, С., Мишра, С., и Наяк, С. (1999). Новые недорогие композиты джут-полиэстер. Часть 1: обработка, механические свойства и анализ SEM. Polym. Compos . 20, 62–71. DOI: 10.1002 / шт.10335

CrossRef Полный текст

Ван Воорн, Б., Смит, Х. Х. Г., Сниике, Р. Дж., И Де Клерке, Б. (2001). Формовочная смесь для листов, армированная натуральным волокном. Compos.Часть А Прил. Sci. Мануфактура . 32, 1271–1279. DOI: 10.1016 / S1359-835X (01) 00085-9

CrossRef Полный текст

Вамбуа П., Ивенс Дж. И Верпост И. (2003). Натуральные волокна: могут ли они заменить стекло в пластмассе, армированном волокном? Compos. Sci. Технол . 63, 1259–1264. DOI: 10.1016 / S0266-3538 (03) 00096-4

CrossRef Полный текст

Ватт, И. К., и Кабир, М. (1975). Сорбция водяного пара в джутовых волокнах. Текст. Res. J . 45, 42–48. DOI: 10.1177/004051757504500108

CrossRef Полный текст

Вейцман, Ю. Дж. (2000). «Влияние жидкостей на полимерные композиты — обзор», в Comprehensive Composite Materials (16 vols) , Vol. 2, ред. А. Келли и К. Цвебен (Ноксвилл, Теннесси: Elsevier Science), 369–401. DOI: 10.1016 / B0-08-042993-9 / 00068-1

CrossRef Полный текст

Xie, Y., Hill, C. A. S., Jalaludin, Z., Curling, S. F., Anandjiwala, R. D., Norton, A.J., et al. (2011). Динамическое поведение сорбции водяного пара натуральными волокнами и кинетический анализ с использованием модели параллельной экспоненциальной кинетики. J. Mater. Sci . 46, 479–489. DOI: 10.1007 / s10853-010-4935-0

CrossRef Полный текст

Юсеф, Г., Фреур, С., и Жакмен, Ф. (2009). Влияние свойств компонентов, зависящих от влажности, на гигроскопические нагрузки, испытываемые композитными конструкциями. мех. Compos. Mater . 45, 369–380. DOI: 10.1177 / 0021998309339222

CrossRef Полный текст

Юсеф, Г., Жакмен, Ф., и Фреур, С. (2011). Влияние радиального давления и толщины на диффузию влаги в полых композитных цилиндрах. Polym. Compos . 32, 960–966. DOI: 10.1002 / pc.21114

CrossRef Полный текст

Зиквинска А., Тибо Дж. Ф. и Ралет М. К. (2008). Конкурентное связывание пектина и ксилоглюкана с целлюлозой первичной клеточной стенки. Carbohydr. Полим . 74, 957–961. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2008.05.004

CrossRef Полный текст

Сравнение механических свойств различных растительных волокон и …

Контекст 1

…Фактически, отмечая региональную доступность определенных типов волокон, растет количество исследований, которые демонстрируют, что для таких неструктурных применений даже волокна из вторичных источников с плохими механическими свойствами (из-за отсутствия биологических и эволюционных стимулов), такие как рисовая солома [91,92], кокосовое волокно [65], банановый лист [93], масличная пальма (пустая фруктовая гроздь) [66] и ананасовый лист [64]. В таблице 3 представлены физико-механические свойства различных растительных волокон. За некоторыми исключениями наблюдается, что свойства при растяжении (абсолютные и специфические) находятся в следующем порядке: лубяные волокна> волокна листа> волокна семян….

Контекст 2

… за некоторыми исключениями, наблюдается, что свойства при растяжении (абсолютные и специфические) находятся в следующем порядке: лубяные волокна> волокна листьев> волокна семян. Фактически, только лубяные волокна имеют жесткость при растяжении и удельные свойства при растяжении, сравнимые с Е-стеклом (Таблица 3 и Рис. 2). …

Контекст 3

… Оценочные значения. Плотность композита ρ c оценивается (ρ c = (ρ f · ρ m) / (ρ f -wf (ρ f -ρ m))) при условии отсутствия пористости и с использованием весовых долей волокна wf из таблицы 4, плотности волокна ρ f в Таблица 3 и плотность для ПП ρ m = 0.91 г · см -3. …

Контекст 4

… за некоторыми исключениями, листовые и семенные волокна демонстрируют более низкое содержание целлюлозы и кристалличность, более высокие углы микрофибрилл (10-50 °) и более низкие пропорции. Следовательно, превосходные механические свойства лубяных волокон и их композитов, наблюдаемые в таблицах 3 и 4, вполне логичны. Примечательно, что помимо четырех микроструктурных параметров, определенных ранее, форма и размеры поперечного сечения волокна (в частности, диаметр волокна и просветная пористость) также считаются важными параметрами при определении механических свойств волокна [103,107,109,110].Ƈ = 2z? BtQvqEee> Waq «{ܭ qv 樯 櫒» qRQ 0 конечный поток эндобдж 40 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 24 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 48 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 56 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 52 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 10 0 obj >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 47 0 объект >>> / BBox [0 0 447. Ƈ = 2z? BtQvqEee> Waq «{ܭ qv 樯 櫒» qRQ 0 конечный поток эндобдж 54 0 объект >>> / BBox [0 0 447.Ƈ = 2z? BtQvqEee> Waq «{ܭ qv 樯 櫒» qRQ 0 конечный поток эндобдж 30 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 22 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 50 0 объект >>> / BBox [0 0 447.4 669.2] / Длина 122 >> поток Икс 0Enj RQF (m! Opp] Ÿ @ `Q_Đvcom # wM35 Rs, u ~) Vev5-`Ȕ4Ox OQ h # Q конечный поток эндобдж 11 0 объект >>> / BBox [0 0 447.Ƈ = 2z? BtQvqEee> Waq «{ܭ qv 樯 櫒» qRQ 0 конечный поток эндобдж 63 0 объект > поток конечный поток эндобдж 64 0 объект > поток x +

(PDF) Обзор физических, механических, термических свойств и химического состава растительных волокон

IOP Conf.Серия: Материаловедение и инженерия 736 (2020) 052017