PET-竹原纖維-不飽和聚酯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有優(yōu)良的綜合性能，廣泛應(yīng)用于飲料包裝瓶、合成纖維等領(lǐng)域。但PET在生產(chǎn)無(wú)紡布或耐高溫纖維中，纖維經(jīng)過(guò)改性處理后，無(wú)法繼續(xù)熔融紡絲利用，從而產(chǎn)生大量的PET廢纖，急待尋找其循環(huán)利用的有效方法。
　　本文采用不飽和聚酯（UPE）為基體，竹原纖維、PET纖維為增強(qiáng)體，通過(guò)手工鋪裝平板熱壓成型工藝制備PET廢纖/竹原纖維混雜體系增強(qiáng)不飽和聚酯復(fù)合材料。由于PET是熱塑性塑料，其彈性模量較低，竹纖維則具有很高

2、的比強(qiáng)度和比模量。因此，PET纖維與竹原纖維混雜體系充分利用各自材料的優(yōu)點(diǎn)，以此作為增強(qiáng)體制備的不飽和聚酯復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能。
　　本文研究PET廢纖和竹原纖維的梳理方式（分別梳理和混合梳理）以及兩者的質(zhì)量比對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和吸水性能的影響；采用等離子體對(duì)纖維進(jìn)行表面改性并分析其對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響；利用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）表征復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為；采用X射線衍射分析（XRD）測(cè)定改性前后纖維的晶體結(jié)構(gòu)及結(jié)晶度

3、；采用X射線光電子能譜（XPS）表征纖維表面化學(xué)成分；用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察復(fù)合材料的拉伸斷面形貌及界面結(jié)合情況。研究得到以下結(jié)論：
　　(1)在相同纖維比例下，不同纖維梳理方式的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度無(wú)顯著差異，而纖維混合梳理的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度和彎曲模量均顯著高于分別梳理的復(fù)合材料。兩種梳理方式復(fù)合材料的力學(xué)性能均隨竹原纖維含量的增加而提高；當(dāng)PET/竹原纖維質(zhì)量比為2:8時(shí)，采用纖維混合梳理所得復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳，與分別

4、梳理的相同纖維質(zhì)量比復(fù)合材料相比，其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲模量明顯提高（15.83％、45.71%和73.69%）。
　　(2)纖維分別梳理的復(fù)合材料耐水性能比纖維混合梳理的復(fù)合材料好，竹原纖維比例為80%時(shí)，分別梳理試件最大含水率比混合梳理的降低了64.29%。復(fù)合材料中竹原纖維比例越高，復(fù)合材料的吸水率越大。纖維混合梳理的復(fù)合材料試件的水分?jǐn)U散系數(shù)明顯高于纖維分別梳理的復(fù)合材料。溫度對(duì)纖維分別梳理復(fù)合材料的擴(kuò)散系數(shù)影響較小，

5、對(duì)于纖維混合梳理的復(fù)合材料，沸水條件下復(fù)合材料的水分?jǐn)U散系數(shù)顯著高于室溫下的。
　　(3)DMA分析表明：復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量隨竹原纖維含量的增加而增加，但竹原纖維含量增加會(huì)明顯降低復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，這是竹原纖維熱穩(wěn)定性較差所致。復(fù)合材料的損耗因子tanδ隨PET含量的增加而增加，這是由于PET含有更多的柔性分子鏈，受力時(shí)更易發(fā)生形變，阻尼效應(yīng)明顯增加。
　　(4)XRD分析結(jié)果表明：竹原纖維經(jīng)等離子體處理后，纖維表面的低分

6、子雜質(zhì)被清除，同時(shí)發(fā)生表面刻蝕等物理變化，破壞纖維素的非結(jié)晶區(qū)，從而提高纖維的相對(duì)結(jié)晶度。
　　(5)等離子體表面改性后顯著提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量。采用處理時(shí)間3min、功率為30W的等離子體改性工藝，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳。其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量較對(duì)照分別提高了16.51%、11.85%、19.33%。
　　(6)XPS分析表明：等離子體處理纖維后，復(fù)合材料表面的含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)增加。