Конопля, второе по величине выращенное лубяное волокно после джута, привлекла значительное внимание в качестве армирующего материала в полимерных матрицах в последнее десятилетие благодаря своим возобновляемым, биоразлагаемым и перерабатываемым свойствам. Было исследовано несколько методов обработки композитов из каннабис, в том числе ручная укладка, укладка пленки, вакуумная инфузия, ручная намотка, намотка нитью, литье смолы, пултрузия и литье под давлением, и это лишь некоторые из них.
Композиты из волокна технической марихуаны с термореактивными, термопластичными и биоразлагаемыми матрицами продемонстрировали высокие механические свойства за счет более высокой прочности волокна на растяжение до 1110 МПа. Присутствуют некоторые важные физические и механические свойства натуральных волокон растительного происхождения.
Термопласт и термореактивный композит, армированный конопляным волокном
Композиты из конопли с термопластичной матрицей обладают лучшими характеристиками по сравнению с композитами с термореактивной матрицей в отношении высокой удельной прочности, коррозионной стойкости, экономической эффективности, возможности вторичной переработки и универсальности конструкции. Но главный недостаток термопластичных композитов, армированных натуральным волокном марихуаны, заключается в том, что температуру их обработки необходимо поддерживать ниже 230 °C, чтобы защитить их от термического разложения.
Конопляное волокно начинает разлагаться при температуре выше 150°С, гемицеллюлоза и пектин разлагаются примерно при 260°С, а целлюлоза разлагается примерно при 360°С. Термопластичные композиты, армированные волокном конопли, обычно изготавливаются из полиэтилена, полиуретана или полипропилена. Он показывает потенциал замены композитов из синтетических волокон во многих легких и недорогих приложениях.
Часто используемые термореактивные матрицы для композитов, армированных волокном конопли, представляют собой эпоксидную смолу, фенольную смолу, винилэфирную или ненасыщенную полиэфирную смолу. Композиты из конопляного волокна с термореактивными матрицами обладают стойкостью к ползучести, стойкостью к растворителям и прочностью.
Вётцель и др. исследовал жизненный цикл материалов, армированных волокном марихуаны, по сравнению с АБС (акрилонитрилбутадиенстиролом) для автомобильных деталей. Их исследование показало, что совокупная потребность в энергии для производства композита из конопли была вдвое меньше, чем для базового компонента ABS, а конопляный композит для внутренней обшивки автомобилей показал больше экологических преимуществ.
Зеленый композит, армированный конопляным волокном
Зеленые композиты из конопли называются биокомпозитами, представляющими собой комбинацию натуральных волокон с биоразлагаемыми полимерными материалами. Исследователи сосредоточились на экологически чистых композитах из-за истощения ресурсов ископаемого топлива и их негативного воздействия на окружающую среду. Биоразлагаемые полимерные матрицы, такие как масло семян каннабис, эпоксидированное соевое масло, акрилатированное эпоксидированное соевое масло, эмульсия на основе крахмала, скорлупа орехов кешью, масло молочая.
Ацетат целлюлозы и полимолочная кислота использовались для разработки зеленых композитов из конопли, армированных конопляным волокном, в ряде исследований, и были отмечены выдающиеся механические свойства для первичных структурных применений. Хотя стоимость и долговечность из-за разложения марихуаны в природе считаются недостатками экологически чистых композитов, дальнейшие исследования могут открыть новые возможности для преодоления этих барьеров.
