落麻纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、通過(guò)天然纖維增強(qiáng)高分子樹(shù)脂基體可以得到機(jī)械性能與玻璃纖維增強(qiáng)相媲美的復(fù)合材料，并且其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、能耗較低、同時(shí)作為環(huán)境友好型材料也迎合了環(huán)保的要求，現(xiàn)如今在國(guó)內(nèi)外諸多行業(yè)均有應(yīng)用。傳統(tǒng)的麻纖維應(yīng)用中，落麻纖維尤其在國(guó)外通常被當(dāng)作廢物丟棄，但是落麻纖維具有與常用長(zhǎng)麻纖維相媲美的比強(qiáng)度、比模量，同樣可以作為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料將其變廢為寶。
　　 本文采用苧麻落麻纖維增強(qiáng)高密度聚乙烯(HDPE)樹(shù)脂基體，同時(shí)綜合考慮落麻纖

2、維堆密度小、體積大并且在樹(shù)脂基體中難于分散的缺點(diǎn)，采用了密煉混合-擠出與直接連續(xù)纖維混入擠出兩種制備方式。著重研究了天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:纖維含量、纖維分散以及纖維與樹(shù)脂基體之間的界面粘結(jié)情況。
　　 通過(guò)機(jī)械性能測(cè)試得出在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0-20％的范圍內(nèi)增加纖維含量能夠提高復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能，同時(shí)借助熱學(xué)和動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試進(jìn)一步分析驗(yàn)證其含量提高對(duì)復(fù)合材料熱穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)性能的影響。對(duì)比兩種不同相容劑MAH-g-PP和

3、XRJ的增強(qiáng)效果，選擇對(duì)天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能的促進(jìn)作用更為明顯的相容劑(MAH-g-PP)，進(jìn)一步具體討論其添加量(0-20％wt)對(duì)復(fù)合材料機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及動(dòng)態(tài)力學(xué)的作用。并通過(guò)掃描電鏡(SEM)從微觀結(jié)構(gòu)上考察相容劑對(duì)樹(shù)脂基體與纖維之間界面的增容作用。在動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試中引入界面強(qiáng)度系數(shù)，通過(guò)具體的數(shù)值計(jì)算進(jìn)一步說(shuō)明MAH-g-PP對(duì)纖維與基體樹(shù)脂之間界面粘結(jié)的提高。
　　 通過(guò)傅里葉-紅外掃描(FTIR)研究纖維與相

4、容劑在微觀范圍內(nèi)的成鍵反應(yīng)，由此得出其提高纖維與樹(shù)脂之間界面相容性的原理，并引入微元力學(xué)模型，說(shuō)明纖維在復(fù)合材料微元承載應(yīng)力所起的增強(qiáng)作用，由此探究纖維增強(qiáng)聚乙烯基體的作用機(jī)理。
　　 研究中還考察了一次造粒和二次造粒兩種不同制備工藝對(duì)復(fù)合材料機(jī)械性能的影響，并分析了在擠出造粒工藝過(guò)程中不同螺桿轉(zhuǎn)速和擠出加工溫度對(duì)材料性能的影響情況。
　　 此外，為拓寬復(fù)合材料的應(yīng)用，研究了AC發(fā)泡劑對(duì)復(fù)合材料密度和機(jī)械性能的影響，并考