Производство надежных натуральное волокно заготовок с использованием бактериальной целлюлозы в качестве связующего

Общая цель этой процедуры заключается в создании прочных и жестких преформ из натуральных волокон с использованием бактериальной целлюлозы в качестве связующего вещества, а также в производстве возобновляемых иерархических композитов с использованием традиционного процесса изготовления композитов. Это достигается путем создания сначала суспензии бактериальной целлюлозы в воде. Вторым шагом является диспергирование рыхлых коротких натуральных волокон в бактериальную целлюлозную суспензию.

Далее полученная натуральная клетчатка суспензии бактериальной целлюлозы фильтруется для удаления лишней воды. Заключительным этапом является уплотнение и сушка фильтрационного кека для формирования прочной и жесткой волокнистой преформы. В конечном счете, эта волокнистая преформа может быть впоследствии наполнена жидкой смолой для создания высокоэффективных возобновляемых композитов, армированных бактериальной целлюлозой.

Демонстрацией этой процедуры будут Мата, Канг и С. Перед началом этой процедуры измерьте количество влажной пелюэлы бактериальной целлюлозы, эквивалентное 18 граммам сухой бактериальной целлюлозы из заданной влажной и сухой массы бактериальной целлюлозы. После этого нарежьте влажную бактериальную целлюлозную пеляску на небольшие кусочки размером примерно один-два сантиметра с помощью острых ножниц. После разрезания замочите бактериальную целлюлозу в одном литре воды, чтобы увлажнить ее.

Подайте нарезанную бактериальную целлюлозу в блендер и добавьте от 300 до 500 миллилитров воды, чтобы процесс смешивания прошел гладко. Затем взбивайте лес в течение двух минут. Когда закончите, высыпьте смешанную бактериальную целлюлозу в 15-литровую емкость и добавьте воду до тех пор, пока общий объем воды не составит 14 литров, в результате чего концентрация бактериальной целлюлозы в воде составит 0,1 веса на объемный процент.

Далее разрежьте 72 грамма волокон свободного размера на волокна длиной от одного до двух сантиметров и добавьте их в бактериальную целлюлозную суспензию. Аккуратно перемешайте суспензию шпателем, чтобы обеспечить однородную дисперсию волокон сизаля в суспензии бактериальной целлюлозы. На этом этапе заполните формовочную машину деионизированной водой до тех пор, пока уровень воды не достигнет подкладочной проволоки.

Поместите проволоку для формовки металла 50 меш на подкладочную проволоку, расположенную в центре основания листовой формы, закройте и зафиксируйте листовую форму. Затем добавьте дополнительно пресной воды до тех пор, пока формовочная проволока не будет погружена в воду. Залейте подготовленную клетчатку сизаля суспензией бактериальной целлюлозы в листовую форму.

Аккуратно перемешайте суспензию с помощью шпателя, чтобы размер волокон равномерно распределился по всей форме. После этого откройте дренажный клапан для слива воды, что приведет к образованию влажного фильтрационного осадка из волокон сизаля и бактериальной целлюлозы на формирующей проволоке. Сразу после того, как вода стечет, откройте листовую форму и снимите формующую проволоку.

Поместите формующую проволоку на лист промокательной бумаги. Затем положите три дополнительные промокательные бумаги на верхнюю часть фильтрационного коржа, а затем металлическую пластину. Далее переверните фильтрованный корж с помощью формовочной проволоки.

Теперь лицом к верху, снимите его и положите три дополнительные промокательные бумаги прямо поверх фильтровального коржа, а затем металлическую пластину. Поместите 10-килограммовый груз поверх металлической пластины, чтобы выдавить воду. Когда промокательные бумаги полностью пропитаются, замените их свежими промокательными бумагами и снова прижмите фильтрованный пирог, используя груз весом 10 килограммов.

После того, как промокательная бумага будет заменена в последний раз, выполните окончательное прессование на одну тонну в горячем прессе для консолидации волокнистой заготовки. Нагрейте горячий пресс до 120 градусов Цельсия, чтобы способствовать испарению остатков воды. Через четыре часа уменьшите температуру горячего пресса до комнатной и удалите преформу, как только она остынет.

Поместите чувствительную к давлению ленту по периферии внутренней и внешней установки. После этого места производится заготовка сверху со стороны оснастки, которая состоит из непористого политетрафторэтилена или стеклоткани с покрытием из ПТФЭ. Накройте преформу пористой стеклоразделительной тканью с покрытием из ПТФЭ, также известной как слой для отслаивания, за которой следует пористая среда.

Расположите омега-трубки на предполагаемом входе и выходе смолы из вакуумной инфузии смолы или вари-установки. Убедитесь, что омега-трубки расположены поверх пористой проточной среды, чтобы смола могла распределиться в вариативной установке Во время инфузии вставьте подводящие и выпускные трубки смолы в отверстия омега-пробирок. Затем накройте установку упаковочной пленкой на основе фторэтиленового полимера и запечатайте ее с помощью чувствительной к давлению ленты.

Поместите металлическую пластину на верхнюю часть внутреннего мешка, где за волокнистой преформой следует кусок дыхательной ткани. После того, как трубка подачи смолы будет загерметизирована, поместите другой конец выпускной трубки смолы поверх дыхательной ткани. Определив положение, где должен находиться вакуумный клапан через мешок, поместите нижнюю часть клапана поверх дыхательной ткани.

Поместите вакуумную упаковочную пленку поверх внутреннего пакета и закройте его. Затем поместите пластину на герметизирующую ленту, чтобы завершить запечатывание. Вырежьте маленькую букву «X» на пленке для вакуумного мешка в том месте, где находится нижняя часть клапана, и вкрутите верхнюю часть, чтобы завершить сквозной мешок.

Вакуумный клапан. Подсоедините быстроразъемный фитинг и примените вакуум. Затем проверьте наличие утечек вакуума.

Далее приготовьте смолу, смешав эпоксидную смолу и отвердитель в массовом соотношении 100 на 19. Дегазируйте смолу при пониженном давлении для удаления всех воздушных пузырьков, улавливающихся во время смешивания эпоксидной смолы и отвердителя. После того, как будет установлено, что сама установка не имеет утечек, подайте смолу через трубку, подключенную к омега-трубке, убедитесь, что смола подается медленно, чтобы у нее было время пропитаться в волокнистую преформу.

Дайте смоле вытечь из выпускной трубки для смолы и впитайте ее в дыхательную ткань до тех пор, пока из выпускной трубки не исчезнут пузырьки воздуха. Наконец, закройте выпускную трубку и дайте смоле затвердеть в течение 24 часов при комнатной температуре, после чего последует этап отверждения при температуре 50 градусов Цельсия в течение 16 часов без связующего вещества из бактериальной целлюлозы. Короткие рыхлые волокна сизаля удерживаются вместе только за счет трения и запутывания между волокнами.

В результате эта преформа рыхлая и не способна выдержать большой вес. Здесь показана преформа из волокна сизаля без бактериальной целлюлозы. Поскольку связующее вещество с нагрузкой приложено в режиме трехточечного изгиба, можно увидеть, что преформа довольно рыхлая, и когда нагрузка прикладывается путем добавления 40 граммов воды в полипропиленовую чашку, преформа начинает сильно отклоняться.

Однако, когда 28% бактериальной целлюлозы было использовано в качестве связующего вещества для этих коротких и рыхлых волокон сизаля, была получена преформа из жестких волокон. Данная преформа выдерживает нагрузку полной полипропиленовой чашки весом 170 грамм без каких-либо существенных прогибов. Здесь представлены сканирующие электронные микрофотографии типичной бактериальной преформы из волокна сизаля из бактериальной целлюлозы.

Можно увидеть, что бактериальная целлюлоза покрывает поверхность волокон сизаля. Такой эффект обусловлен гидрофильной природой волокон сизаля. Гидрофильная природа волокон сизаля поглощает втягивание воды в бактериальную целлюлозу, которая диспергирована в среде.

Так как бактериальная целлюлоза больше, чем поры натуральных волокон, они не смогли проникнуть внутрь волокон. Вместо этого они были отфильтрованы по поверхности волокон сизаля и образовали слой покрытия из бактериальной целлюлозы при сушке волокон. Механические характеристики этих волокнистых преформ при растяжении сведены в таблицу из-за пористой природы волокнистых преформ с пористостью около 70%.

Таким образом, растягивающее усилие и индекс растяжения образца сводятся в таблицу. Растягивающая сила и индекс растяжения 12,1 килоньютона на метр и 15 ньютонов на грамм были измерены соответственно, когда в качестве связующего вещества использовалось 20 весовых процентов бактериальной целлюлозы. Тем не менее, свойства на растяжение преформ из чистого сизалевого волокна не поддавались измерению, так как преформа из волокна рыхлая.

Наша технология проложила путь материаловедам и инженерам к изучению использования законов наноячеек при разработке иерархических высокоэффективных возобновляемых композитов.