椰殼纖維_IPC復(fù)合材料的界面改進(jìn)研究.pdf

1、密度低、來源豐富的天然植物纖維代替玻璃纖維、無機(jī)填料，作為樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料正越來越多地用于汽車等交通工具。天然植物纖維主要成分為親水物質(zhì)，而聚丙烯(PP)具有強(qiáng)烈的疏水性，兩者相容性較差。這嚴(yán)重影響著天然植物纖維增強(qiáng)PP復(fù)合材料的力學(xué)性能。同樣，椰殼纖維增強(qiáng)抗沖共聚聚丙烯(IPC)復(fù)合材料的性能也取決于復(fù)合材料兩相界面性能的提高。
　　本文以丙烯酸(Acrylic acid，AA)為接枝單體熔融接枝IPC，將接枝產(chǎn)物AA-

2、g-IPC作為相容劑加入到椰殼纖維／IPC復(fù)合材料中進(jìn)行界面改進(jìn)。設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)確定AA-g-IPC熔融接枝條件對椰殼纖維／IPC復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。界面改進(jìn)后復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了17．36％，界面改進(jìn)效果較為明顯。利用最小二乘法擬合得到了接枝物紅外譜圖與AA接枝率的關(guān)系。研究表明，隨著AA接枝率的增大，相容劑中可與纖維素成分的羥基發(fā)生反應(yīng)的活性基團(tuán)增多，椰殼纖維通過AA-g-IPC與IPC基體形成的界面層的結(jié)合加強(qiáng)，復(fù)合材料的力

3、學(xué)性能隨之提高。
　　對椰殼纖維堿處理后，在制備復(fù)合材料時(shí)加入偶聯(lián)劑或者相容劑，探討堿處理后偶聯(lián)劑、相容劑對椰殼纖維／IPC復(fù)合材料的性能的影響。通過利用高斯函數(shù)模型擬合椰殼纖維／IPC復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得到其數(shù)學(xué)表達(dá)式，通過對復(fù)合材料拉伸性能數(shù)學(xué)模擬考察，得到鈦酸酯偶聯(lián)劑、AA-g-IPC相容劑、MAH-g-PP相容劑的加入都使復(fù)合材料的力學(xué)性能提高，而且相容劑的提高效果更為明顯。這是由于相容劑反應(yīng)基團(tuán)的活性更大及其有機(jī)

4、鏈較長有利于與IPC基體纏結(jié)，使得相容劑對復(fù)合材料起到較好的界面改進(jìn)作用。
　　SEM觀察可知，加入偶聯(lián)劑或者相容劑均改善了椰殼纖維與IPC基體界面黏結(jié)效果，并且相容劑的效果好于偶聯(lián)劑，加入MAH-g-PP相容劑、AA-g-IPC相容劑的復(fù)合材料，椰殼纖維與IPC基體的界面黏結(jié)非常緊密，纖維與基體幾乎在同一截面斷裂，這與復(fù)合材料力學(xué)性能的明顯提高的結(jié)果一致。
　　復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)(DMA)分析結(jié)果表明，鈦酸酯偶聯(lián)劑，AA-