椰纖維增韌復合材料的設計及其性能評價.pdf

1、本研究以椰纖維的纖維優(yōu)勢為研究的著眼點，以椰纖維在復合材料工業(yè)中的合理有效利用為主要的研究內(nèi)容，以復合材料設計理論為指導，進行了不同類型的椰纖維復合材料設計，實現(xiàn)了椰纖維的優(yōu)勢利用。以試驗與理論結合的方式對于椰纖維復合材料的各項性能進行檢測，采用了電鏡分析(SEM)，能譜分析和動態(tài)力學性能分析(DMA)等現(xiàn)代化的觀察與檢測手段，并結合傳統(tǒng)的力學性能檢測試驗對材料的性能進行準確分析，實現(xiàn)了椰纖維增韌復合材料的合理設計。
　　研究內(nèi)容

2、分為五個部分展開，首先，對椰纖維的纖維優(yōu)勢加以研究，椰纖維內(nèi)部孔隙結構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合材料進行增韌設計。其次，對于椰纖維密度板的制備工藝進行優(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性能與聲學性能進行了合理的設計與研究。對椰纖維夾層代木材料進行設計，以不同的膠粘劑類型和不同的玻璃纖

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

4、度進行合理的確定，明確了椰纖維的力學性能指標，明確了由于椰纖維的微纖絲結構而產(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合材料設計的關鍵。
　　(2)對于椰纖維低密度板的工藝進行優(yōu)化設計并驗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構的設計，為椰纖維在建筑材料領域的合理利用奠定了一定基礎。
　　(3)在椰纖維代木材料設計部分，通過對于夾芯結構的增強設計，在椰纖維夾芯層中，

5、加入玻璃纖維增強體和使用異氰酸酯膠黏劑，實現(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”復合材料的整體性能的優(yōu)化設計。這種復合材料在力學性能上，尤其是沖擊性能上超過了天然生長的大青楊木材，設計出一種新型代木材料。
　　(4)進行了椰纖維不飽和聚酯材料設計，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體形態(tài)。內(nèi)部結構與纖維定向性的差異，決定了不同增強體形態(tài)的椰纖維不飽和聚酯材料性能的差異，對于三種增強體形態(tài)

6、的復合材料的力學性能進行了比較研究，證實了椰纖維繩不飽和聚酯復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體結構的分析并結合復合材料的力學性能特征，在復合材料混合定律的基礎上建立了椰纖維繩增強形式的拉伸模量的分段預測，實現(xiàn)了椰纖維繩不飽和聚酯材料的拉伸性能預測模型的建立，并對椰纖維不同增強體形態(tài)增韌不飽和聚酯材料的增韌機理進行了理論模型的構建，完善了天然纖維復合材料的性能預測體系。
　　通過本文的研究，椰纖維