Sains Malaysiana 42(4)(2013): 429–4

Sains Malaysiana 42(4)(2013): 429–434

Flame Retardancy and Mechanical Properties of Kenaf Filled Polypropylene (PP)

Containing Ammonium Polyphosphate (APP)

(Kerencatan Nyalaan dan Sifat Mekanik Kenaf Berpengisi Polipropilena

yang Mengandungi Ammonia Polifosfat (APP))

Atikah Ismail, Azman Hassan*, Aznizam Abu Bakar & M. Jawaid

Abstract

The effects of ammonium polyphosphate (APP) as flame retardant and kenaf as fillers on flammability, thermal and

mechanical properties of polypropylene (PP) composites were determined. Test specimens were prepared by using a co-
rotating twin screw extruder for the compounding process followed by injection molding. The flame retardancy of the

composites was determined by using limiting oxygen index (LOI) test. Addition of flame retardant into kenaf-PP composites

significantly increased the LOI values that indicated the improvement of flame retardancy. Thermogravimetric analysis

was done to examine the thermal stability of the composites. The addition of kenaf fiber in PP composites decreased

the thermal stability significantly but the influence of APP on thermal properties of the kenaf-filled PP composites was

not significant. The flexural strength and modulus of the composites increased with the addition of APP into kenaf filled

PP composite. The addition of APP into kenaf filled PP causes increase in the impact strength while increasing the APP

content in the kenaf filled PP composite show decrease in impact strength.

Keywords: Flame retardancy; mechanical properties; natural fiber polymer composites

Kesan ammonia polifosfat (APP) sebagai rencatan nyalaan dan kenaf sebagai pengisi ke atas sifat-sifat kebolehupayaan

nyalaan, terma dan mekanik bagi komposit polipropilena (PP) telah dikaji. Spesimen ujian telah disediakan dengan

menggunakan alat penyemprit skru berkembar untuk proses penyebatian dan diikuti dengan alat acuan suntikan.

Kerencatan nyalaan bagi komposit juga telah ditentukan dengan menggunakan alat ujian pengehad indeks oksigen (LOI).

Penambahan perencat kebakaran ke dalam komposit kenaf-PP meningkatkan nilai LOI yang menunjukkan kemajuan dalam

keupayaan rencatan nyalaan. Analisis termogravimetri dilakukan untuk memeriksa kestabilan terma bagi komposit.

Penambahan serat kenaf ke dalam komposit PP menurunkan kestabilan terma secara ketara tetapi sebaliknya, kesan APP ke

atas sifat-sifat terma bagi kenaf berpengisi komposit PP tidak mempunyai perubahan yang ketara. Kekuatan dan modulus

lenturan bagi komposit meningkat dengan penambahan APP ke dalam kenaf yang berpengisi komposit PP. Penambahan

APP ke dalam kenaf berpengisi PP juga menyebabkan peningkatan dalam kekuatan hentaman manakala peningkatan

kandungan APP di dalam kenaf berpengisi komposit PP menunjukkan penurunan di dalam kekuatan hentaman.

Kata kunci: Rencatan nyalaan; serat semula jadi komposit polimer; sifat-sifat mekanikal

Abstrak

Introduction

Recently, the acceptance of natural fiber as fillers in the

plastic industry has been growing extensively because of

their high specific properties, biodegradability, low cost

and environment friendly. The increasing utilization of

natural fiber composites in various applications such as

automotive components and aerospace industry is due to

economic advantage as compared with other conventional

filler or fiber. Kenaf also known as Hibiscus cannabinus is

a fast growing annual growth plant cultivated for its fiber

has been investigated as filler in thermoplastic composites

(Rowell et al. 1999).

Represents as a large fraction of world polymer usage,

polypropylene (PP) has been widely used in thermoplastic

industry due to its low cost and ease processing. Higher

stiffness at lower density and resistance to a higher

temperature when not subjected to mechanical stress are

the key properties for PP. Previous study has reported

that the addition of fiber reinforcement can enhance

the modulus and strength of PP (Sameni et al. 2003).

The use of reinforced polypropylene in electrical and

automotive engineering has increased due to its excellent

high modulus which enables it to replace conventional

materials in demanding engineering applications. There

are drawbacks in PP, when natural fiber was added in PP

due to poor compatibility between fiber and PP chances of

agglomeration while processing (Nabi Saheb & Jog 1999).

Compatibilizing agent required to be added into composite

to increase the interfacial bond between PP and natural

fiber. It is due to PP which consists of hydrophobic matrix

has less tendency to form interfacial bond with hydrophilic

properties of kenaf (Srebrenkoska et al. 2009). The

430

addition of compatibilizing agent can accommodate polar

interaction such as acid-based interaction and becomes a

bridge to the hydroxyl groups on a natural fiber.

Nowadays, the demand of flame retardant materials

is increasing. PP burns rapidly with a relatively smoke-
free flame and without leaving a char re

Kết quả (Việt) 1:

Sains Malaysiana 42(4)(2013): 429-434Ngọn lửa Retardancy và cơ tính của Kenaf đầy Polypropylene (PP)Có chứa amoni Polyphosphate (APP)(Kerencatan Nyalaan dan Sifat Mekanik đay Berpengisi PolipropilenaYang Mengandungi amoniac Polifosfat (ứng dụng))Atikah Ismail, Azman Hassan *, Aznizam Abu Bakar & M. JawaidTóm tắtNhững ảnh hưởng của amoni polyphosphate (APP) như ngọn lửa retardant và kenaf như chất độn cho ngăn cháy, nhiệt vàCác tính chất cơ học của vật liệu composite polypropylene (PP) được xác định. Bài kiểm tra mẫu vật đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng một co-Luân phiên các đôi vít đùn cho quá trình kép theo ép. Retardancy lửa của cácvật liệu composite đã được xác định bằng cách sử dụng giới hạn oxy index (LOI) thử nghiệm. Bổ sung các cháy vào đay-PP compositestăng đáng kể giá trị lợi chỉ ra các cải tiến của ngọn lửa retardancy. Thermogravimetric phân tíchđã được thực hiện để kiểm tra sự ổn định nhiệt của các vật liệu tổng hợp. Việc bổ sung các sợi đay ở PP composites giảmsự ổn định nhiệt đáng kể nhưng ảnh hưởng của các ứng dụng trên các tính chất nhiệt của vật liệu composite PP đầy đay làkhông đáng kể. Flexural sức mạnh và các mô đun của các vật liệu tổng hợp gia tăng với việc bổ sung các APP vào đay đầyPP composite. Việc bổ sung các APP vào đay đầy PP nguyên nhân tăng sức mạnh tác động trong khi tăng các ứng dụngnội dung trong kenaf đầy PP composite Hiển thị giảm tác động mạnh.Từ khóa: Flame retardancy; tính chất cơ học; chất xơ tự nhiên vật liệu tổng hợp polymerKesan amoniac polifosfat (APP) sebagai rencatan nyalaan dan đay sebagai pengisi ke atas sifat-sifat kebolehupayaannyalaan, terma dan mekanik bagi komposit polipropilena (PP) telah dikaji. Spesimen ujian telah disediakan denganmenggunakan alat penyemprit skru berkembar untuk proses penyebatian dan diikuti dengan alat acuan suntikan.Kerencatan nyalaan bagi komposit juga telah ditentukan dengan menggunakan alat ujian pengehad indeks oksigen (LOI).Penambahan perencat kebakaran ke komposit dalam đay-PP nilai meningkatkan LOI yang kemajuan menunjukkan dalamkeupayaan rencatan nyalaan. Analisis termogravimetri dilakukan untuk memeriksa kestabilan terma bagi komposit.Penambahan serat kenaf ke dalam komposit PP menurunkan kestabilan terma secara ketara tetapi sebaliknya, kesan APP keATAS sifat-sifat terma bagi đay berpengisi komposit PP tidak mempunyai perubahan yang ketara. Kekuatan dan mô đunlenturan bagi komposit meningkat dengan penambahan APP ke dalam kenaf yang berpengisi komposit trang PenambahanAPP ke dalam đay berpengisi PP juga menyebabkan peningkatan dalam kekuatan hentaman manakala peningkatankandungan APP di dalam đay berpengisi komposit PP menunjukkan penurunan di dalam kekuatan hentaman.Kata kunci: Rencatan nyalaan; serat semula jadi komposit polimer; sifat-sifat mekanikalAbstrakGiới thiệuGần đây, sự chấp nhận của các chất xơ tự nhiên như chất bôi trơn ở cácngành nhựa đã phát triển rộng rãi vìCác thuộc tính cụ thể cao, biodegradability, chi phí thấpvà thân thiện với môi trường. Việc sử dụng ngày càng tăngvật liệu composite sợi tự nhiên trong các ứng dụng chẳng hạn nhưlinh kiện ô tô và các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ là doCác lợi thế kinh tế so với thông thường khácchất độn hoặc sợi. Đay cũng được gọi là Hibiscus cannabinus lànhanh chóng phát triển hàng năm tăng trưởng cây trồng cho sợiđã được nghiên cứu như phụ trong vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo(Rowell et al 1999).Đại diện như là một phần lớn của thế giới sử dụng polymer,polypropylene (PP) đã được sử dụng rộng rãi trong nhựa nhiệt dẻongành công nghiệp do chi phí thấp và dễ dàng xử lý của nó. Cao hơnđộ cứng tại mật độ thấp hơn và sức đề kháng cho cao hơnnhiệt độ khi không phải chịu các cơ khí căng thẳng đangthuộc tính quan trọng của PP. Nghiên cứu trước đó đã thông báobổ sung tăng cường chất xơ có thể nâng caoMô đun và sức mạnh của PP (Sameni et al. năm 2003).Việc sử dụng các gia cố polypropylene trong điện vàkỹ thuật ô tô đã tăng lên do tuyệt vời của nóMô đun cao cho phép nó để thay thế thông thườngvật liệu yêu cầu kỹ thuật ứng dụng. Cónhững hạn chế trong PP, khi chất xơ tự nhiên đã được thêm vào PPdo nghèo tương thích giữa các sợi dẫn và cơ hội PPkết tụ trong khi chế biến (Nguyễn Saheb & Jog năm 1999).Compatibilizing đại lý cần thiết để được thêm vào hỗn hợpđể tăng cường liên kết interfacial giữa PP và tự nhiênchất xơ. Đó là do PP bao gồm kỵ ma trậncó xu hướng ít mẫu interfacial bond với Purifyingtính chất của đay (Srebrenkoska et al. 2009). Các430bổ sung các compatibilizing đại lý có thể chứa cựctương tác như axit dựa trên sự tương tác và trở thành mộtcầu cho các nhóm chức hiđrôxyl trên một sợi tự nhiên.Ngày nay, nhu cầu vật liệu cháyđang gia tăng. PP cháy nhanh chóng với tương đối khói-miễn phí các ngọn lửa và mà không để lại một char re

Kết quả (Việt) 2:

Sains Malaysiana 42 (4) (2013): 429-434 lửa Retardancy và Cơ Properties của Hibiscus cannabinus Đầy Polypropylene (PP) Có chứa Amoni Polyphosphate (APP) (Kerencatan Nyalaan dan Sifat Mekanik Hibiscus cannabinus Berpengisi Polipropilena dương Mengandungi Amoniac Polifosfat (APP)) Atikah Ismail , Azman Hassan *, Aznizam Abu Bakar & M. Jawaid Tóm tắt tác dụng của ammonium polyphosphate (APP) như chất chống cháy và Hibiscus cannabinus như chất độn về tính dễ cháy, nhiệt và tính chất cơ học của polypropylene (PP) composite đã được xác định. Mẫu thử đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng một đồng quay máy đùn trục vít đôi cho quá trình kép sau đó ép phun. Các Retardancy ngọn lửa của vật liệu tổng hợp được xác định bằng cách sử dụng hạn chế chỉ số oxy (LOI) thử nghiệm. Bổ sung các chất chống cháy vào composit Hibiscus cannabinus-PP làm tăng đáng kể giá trị LỢI mà chỉ ra sự cải thiện của ngọn lửa Retardancy. Phân tích Thermogravimetric đã được thực hiện để kiểm tra sự ổn định nhiệt của các vật liệu tổng hợp. Việc bổ sung chất xơ Hibiscus cannabinus trong composite PP giảm sự ổn định nhiệt đáng kể nhưng ảnh hưởng của APP trên thuộc tính nhiệt của các vật liệu tổng hợp PP Hibiscus cannabinus đầy là không đáng kể. Các độ bền uốn và mô đun của vật liệu tổng hợp tăng lên với sự bổ sung của APP vào Hibiscus cannabinus điền PP composite. Việc bổ sung các APP vào Hibiscus cannabinus điền PP gây gia tăng sức mạnh tác động trong khi tăng APP nội dung trong Hibiscus cannabinus điền PP chương trình giảm composite trong sức mạnh tác động. Từ khóa: Flame Retardancy; tính chất cơ học; sợi polymer tự nhiên composite Keşan amoniac polifosfat (APP) sebagai rencatan nyalaan dan Hibiscus cannabinus sebagai pengisi ke ATA sifat-sifat kebolehupayaan nyalaan, terma dan Mekanik Bà Gi komposit polipropilena (PP) telah dikaji. Spesimen telah ujian disediakan dengan menggunakan ALAT penyemprit skru berkembar untuk proses penyebatian dan diikuti dengan ALAT Tài liệu tham khảo suntikan. Kerencatan nyalaan Bà Gi komposit JUGA telah ditentukan dengan menggunakan ALAT pengehad ujian Indeks oksigen (LOI). Penambahan perencat kebakaran ke dalam komposit Hibiscus cannabinus-PP meningkatkan LỢI Nilai yang menunjukkan kemajuan dalam keupayaan rencatan nyalaan. Analisis termogravimetri dilakukan untuk memeriksa kestabilan terma Bà Gi komposit. Penambahan serat Hibiscus cannabinus ke dalam komposit PP menurunkan kestabilan terma secara ketara tetapi sebaliknya, Keşan APP ke ATA sifat-sifat terma Bà Gi, Hibiscus cannabinus berpengisi komposit PP tidak mempunyai perubahan dương ketara. Kekuatan dan modulus lenturan Bà Gi komposit meningkat dengan penambahan APP ke dalam Hibiscus cannabinus dương berpengisi komposit PP. Penambahan APP ke dalam Hibiscus cannabinus berpengisi PP JUGA menyebabkan peningkatan dalam kekuatan hentaman manakala peningkatan kandungan APP di dalam Hibiscus cannabinus berpengisi komposit PP menunjukkan penurunan di dalam kekuatan hentaman. Kata kunci: nyalaan Rencatan; serat semula Jadi komposit polimer; sifat-sifat mekanikal Abstrak Giới thiệu Gần đây, sự chấp nhận của sợi tự nhiên như chất độn trong các ngành công nghiệp nhựa đã được phát triển rộng rãi vì tính chất cụ thể của họ cao, phân hủy sinh học, chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Việc sử dụng ngày càng tăng của hợp chất xơ tự nhiên trong các ứng dụng khác nhau như linh kiện ô tô và ngành công nghiệp hàng không vũ trụ là do lợi thế kinh tế so với thông thường khác phụ hoặc sợi. Hibiscus cannabinus còn được gọi là Hibiscus cannabinus được một nhà máy tăng trưởng hàng năm tăng trưởng nhanh trồng cho sợi của nó đã được điều tra làm chất độn trong vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo (Rowell et al. 1999). Đại diện là một phần lớn của việc sử dụng trên thế giới polymer, polypropylene (PP) đã được rộng rãi được sử dụng trong nhiệt dẻo công nghiệp do chi phí và dễ dàng xử lý thấp. Cao độ cứng ở mật độ thấp hơn và khả năng kháng một cao hơn nhiệt độ khi không phải chịu áp lực cơ học là những đặc tính then chốt cho PP. Nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng việc bổ sung chất xơ tăng cường có thể tăng cường các mô đun và sức mạnh của PP (Sameni et al. 2003). Việc sử dụng polypropylene được gia cố trong điện và kỹ thuật ô tô đã tăng lên do tuyệt vời của nó modulus cao cho phép nó để thay thế thông thường vật liệu trong ứng dụng đòi hỏi kỹ thuật. Có những hạn chế trong PP, khi sợi tự nhiên được bổ sung trong PP do tính tương thích kém giữa sợi và PP cơ hội tích tụ trong khi chế biến (Nabi Saheb & Jog 1999). Compatibilizing đại lý cần phải được thêm vào hỗn hợp để tăng liên kết bề giữa PP và tự nhiên sợi. Đó là do PP trong đó bao gồm ma trận kỵ nước có ít xu hướng hình thành trái phiếu bề với hydrophilic tính của Hibiscus cannabinus (Srebrenkoska et al. 2009). Các 430 Ngoài các đại lý compatibilizing có thể chứa cực tương tác như sự tương tác axit-based và sẽ trở thành một cầu nối để các nhóm hydroxyl trên một sợi tự nhiên. Ngày nay, nhu cầu vật liệu chống cháy ngày càng tăng. PP đốt cháy nhanh chóng với một tương đối smoke- ngọn lửa miễn phí và không để lại một char lại