Optimization on Mechanical Properties of Egg Shell-TiO2 Reinforced Fly Ash/Epoxy Composite using Response Surface Methodology
Main Article Content
Abstract
In this research, epoxy composites reinforced with fly ash, eggshell powder and titanium dioxide were prepared. Central composite technique was used for experimental design under the influence of two factors; amount of fly ash (10-15%wt.) and mixture amount of egg shell power and titanium dioxide (5-10 %wt.). The weight ratio of eggshell powder to titanium dioxide was fixed in 2:1. The fly ash provided from the municipal solid waste power plant in Khon Kaen province, including eggshell powder and titanium dioxide were surface pretreatment before used as the fillers. All composite materials prepared under the designed conditions were subjected to mechanical properties inspection of tensile strength, flexural strength, elastic modulus and flexural modulus. When statistical analysis was performed, a regression model for each response was obtained to analyze the results of surface response and optimum conditions for the preparation of this composite material. It was found that the optimum condition was fly ash, eggshell powder, titanium dioxide and epoxy of 10.8, 4.95, 2.47 and 81.83%wt., respectively. This optimum condition gave the composite material with the best of tensile strength, flexural strength, elastic modulus and flexural modulus of 22.72 MPa, 43.11 MPa, 521.5 MPa and 1950 MPa, respectively. Tri-replicated experiments confirmed this condition with an error less than 10 percent.
Article Details
วารสารวิศวกรรมฟาร์มและเทคโนโลยีควบคุมอัตโนมัติ (FEAT Journal) มีกําหนดออกเป็นราย 6 เดือน คือ มกราคม - มิถุนายน และกรกฎาคม - ธันวาคม ของทุกปี จัดพิมพ์โดยกลุ่มวิจัยวิศวกรรมฟาร์มและเทคโนโลยีควบคุมอัตโนมัติ คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น เพื่อเป็นการส่งเสริมและเผยแพร่ความรู้ ผลงานทางวิชาการ งานวิจัยทางด้านวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีพร้อมทั้งยังจัดส่ง เผยแพร่ตามสถาบันการศึกษาต่างๆ ในประเทศด้วย บทความที่ตีพิมพ์ลงในวารสาร FEAT ทุกบทความนั้นจะต้องผ่านความเห็นชอบจากผู้ทรงคุณวุฒิในสาขาที่เกี่ยวข้องและสงวนสิทธิ์ ตาม พ.ร.บ. ลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2535
References
Sangamesh, Ravishankar KS, Kulkarni SM. Synthesis and comparison of mechanical behavior of fly ash-epoxy and silica fumes-epoxy composite. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017; 225(1): 012299.
Sim J, Kang Y, Kim BJ, Park YH, Lee YC. Preparation of fly ash/epoxy composites and its effects on mechanical properties. Polymers (Basel). 2020; 12(1): 1–12.
Goh CK, Valavan SE, Low TK, Tang LH. Effects of different surface modification and contents on municipal solid waste incineration fly ash/epoxy composites. Waste Management. 2016; 58: 309–15.
Nguyen TA. Effects of the Amount of Fly Ash Modified by Stearic Acid Compound on Mechanical Properties, Flame Retardant Ability, and Structure of the Composites. International Journal of Chemical Engineering. 2020; 2020: 6–11.
Hamdi WJ, Habubi NF. Preparation of epoxy chicken eggshell composite as thermal insulation. Journal of the Australian Ceramic Society. 2018; 54(2): 231–5.
Shah AH, Zhang Y, Xu X, Dayo AQ, Li X, Wang S, et al. Reinforcement of stearic acid treated egg shell particles in epoxy thermosets:Structural, thermal, and mechanical characterization.Materials (Basel). 2018; 11(10): 1872.
Dash C, Das A, Behera S, Bisoyi DK, Diffractometer X. Influence of Pretreatment on Mechanical properties of Bio waste Eggshell Composite. Indian Institute of Metals, NMD-ATM 71st Annual Technical Meeting; 2017 November 11-14: India; 2017.
Ozsoy I, Demirkol A, Mimaroglu A, Unal H, Demir Z. The influence of micro- And nano-filler content on the mechanical properties of epoxy composites. Strojniski Vestnik/Journal of Mechanical Engineering. 2015; 61(10): 601–9.
Bezy NA, Fathima AL. Effect of TiO2 nanoparticles on Mechanical Properties of Epoxy-Resin System. International Journal of Engineering Research and General Science 2015; 3(5): 143–51.
Kumar K, Ghosh PK, Kumar A. Improving mechanical and thermal properties of TiO2-epoxy nanocomposite. Composites Part B: Engineering. 2016; 97: 353–60.
Singh SK, Singh S, Kumar A, Jain A. Thermo-mechanical behavior of TiO2 dispersed epoxy composites. Engineering Fracture Mechanics. 2017; 184: 241–8.
Battawi AA, Abed BH, Khuder AWH. Effects of reinforcements (fiber glass, TiO2 and Y2O3) with different volume fraction on the mechanical properties of epoxy composite. International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2019; 10(1): 507–15.
วิทวุธ วิมลทรง. การศึกษาสมบัติเชิงกลและสมบัติการนำความร้อนของวัสดุคอมโพสิตระหว่างผงขี้เลื่อยไม้กับพอลิคาร์บอเนต [วิทยานิพจน์หลักสูตรวิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิตสาขาวิทยาการและวิศวกรรมพอลิเมอร์ บัณฑิตวิทยาลัย]. กรุงเทพฯ: มหาวิทยาลัยศิลปากร; 2554.
ASTM D638-14. ISO 17296-3:2014, Additive manufacturing - General principles. Part 3: Main characteristics and corresponding test methods. International Organization for Standardization: Geneva, Switzerland, ASTM International, West Conshohocken. PA; 2014.
ASTM INTERNATIONAL. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. Annual Book of ASTM Standards. 2002. p. 1–12.