椰纖維增韌復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及其性能評價(jià).pdf

1、本研究以椰纖維的纖維優(yōu)勢為研究的著眼點(diǎn)，以椰纖維在復(fù)合材料工業(yè)中的合理有效利用為主要的研究內(nèi)容，以復(fù)合材料設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo)，進(jìn)行了不同類型的椰纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了椰纖維的優(yōu)勢利用。以試驗(yàn)與理論結(jié)合的方式對于椰纖維復(fù)合材料的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測，采用了電鏡分析(SEM)，能譜分析和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)等現(xiàn)代化的觀察與檢測手段，并結(jié)合傳統(tǒng)的力學(xué)性能檢測試驗(yàn)對材料的性能進(jìn)行準(zhǔn)確分析，實(shí)現(xiàn)了椰纖維增韌復(fù)合材料的合理設(shè)計(jì)。
　　研究內(nèi)容

2、分為五個(gè)部分展開，首先，對椰纖維的纖維優(yōu)勢加以研究，椰纖維內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)和低密度特性決定了椰纖維的吸聲保溫的功能特性;確定了椰纖維內(nèi)部的微纖絲角度大，椰纖維斷裂伸長率高的特征為椰纖維的優(yōu)勢特征，可以利用椰纖維對復(fù)合材料進(jìn)行增韌設(shè)計(jì)。其次，對于椰纖維密度板的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，研究了椰纖維板的吸聲性能和保溫性能，對于椰纖維與木材碎料混雜板的力學(xué)性能與聲學(xué)性能進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)與研究。對椰纖維夾層代木材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，以不同的膠粘劑類型和不同的玻璃纖

3、維增強(qiáng)體形式的加入作為影響因素，實(shí)現(xiàn)了椰纖維夾芯代木復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，保證了材料的較高沖擊韌性和綜合力學(xué)性能。對不同椰纖維增強(qiáng)體形態(tài)增強(qiáng)不飽和聚酯材料的性能進(jìn)行了評價(jià)研究，比較了椰纖維氈，椰纖維網(wǎng)與椰纖維繩三種增強(qiáng)體形態(tài)對于材料力學(xué)性能指標(biāo)的影響規(guī)律，并獲得了對于不飽和聚酯基體的增韌設(shè)計(jì)。基于復(fù)合材料的混合定律，對椰纖維不同增強(qiáng)體形態(tài)復(fù)合材料的力學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建與評價(jià)。
　　主要的創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)對于椰纖維的微纖絲角

4、度進(jìn)行合理的確定，明確了椰纖維的力學(xué)性能指標(biāo)，明確了由于椰纖維的微纖絲結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的對于椰纖維的斷裂特性的影響。從而確定了椰纖維高的斷裂韌性的利用為椰纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
　　(2)對于椰纖維低密度板的工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了椰纖維材料的吸聲和保溫優(yōu)勢，提出了變密度梯度椰纖維吸聲板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為椰纖維在建筑材料領(lǐng)域的合理利用奠定了一定基礎(chǔ)。
　　(3)在椰纖維代木材料設(shè)計(jì)部分，通過對于夾芯結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)設(shè)計(jì)，在椰纖維夾芯層中，

5、加入玻璃纖維增強(qiáng)體和使用異氰酸酯膠黏劑，實(shí)現(xiàn)了“木材單板面板+椰纖維氈芯層+玻璃纖維網(wǎng)格布+木材單板面板”復(fù)合材料的整體性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種復(fù)合材料在力學(xué)性能上，尤其是沖擊性能上超過了天然生長的大青楊木材，設(shè)計(jì)出一種新型代木材料。
　　(4)進(jìn)行了椰纖維不飽和聚酯材料設(shè)計(jì)，利用椰纖維氈，椰纖維網(wǎng)與椰纖維繩三種不同的椰纖維增強(qiáng)體形態(tài)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與纖維定向性的差異，決定了不同增強(qiáng)體形態(tài)的椰纖維不飽和聚酯材料性能的差異，對于三種增強(qiáng)體形態(tài)

6、的復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了比較研究，證實(shí)了椰纖維繩不飽和聚酯復(fù)合材料的沖擊韌性特征最優(yōu)。
　　(5)通過對于椰纖維不同增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)的分析并結(jié)合復(fù)合材料的力學(xué)性能特征，在復(fù)合材料混合定律的基礎(chǔ)上建立了椰纖維繩增強(qiáng)形式的拉伸模量的分段預(yù)測，實(shí)現(xiàn)了椰纖維繩不飽和聚酯材料的拉伸性能預(yù)測模型的建立，并對椰纖維不同增強(qiáng)體形態(tài)增韌不飽和聚酯材料的增韌機(jī)理進(jìn)行了理論模型的構(gòu)建，完善了天然纖維復(fù)合材料的性能預(yù)測體系。
　　通過本文的研究，椰纖維