苧麻纖維接枝改性及其復(fù)合材料研究.pdf

1、隨著環(huán)境意識和可持續(xù)發(fā)展意識的增強(qiáng)，天然植物纖維以其質(zhì)輕、價(jià)廉、易得和環(huán)境協(xié)調(diào)性優(yōu)異等特點(diǎn)而逐漸引起人們的關(guān)注，麻纖維在我國資源豐富，在麻纖維中苧麻纖維比強(qiáng)度接近玻璃纖維，拉伸模量高，與玻璃纖維相當(dāng)，苧麻并不利于紡織服用，而作為復(fù)合材料增強(qiáng)體卻非常合適。但是苧麻為極性短纖維，加之其纖維結(jié)構(gòu)的不均勻性與性能的分散性和與非極性樹脂或弱極性樹脂基體相容性差，其增強(qiáng)效果較差，復(fù)合材料力學(xué)性能偏低，苧麻纖維復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)成品率也低，苧麻纖維多以

2、短纖維或填充物形式出現(xiàn)在復(fù)合材料中，很難涉足高新材料領(lǐng)域。因此本文選用苧麻纖維作為研究對象，進(jìn)行接枝改性和連續(xù)化處理，挖掘天然纖維的優(yōu)勢，提高苧麻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能。 本論文首次探索了苧麻原麻、苧麻精干麻和苧麻紗線和極性分子2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)接枝改性。通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了接枝工藝參數(shù)，制備出各種苧麻增強(qiáng)纖維與樹脂PE的復(fù)合材料，同時(shí)利用DSC(差熱分析)、SEM(掃描電鏡)、電子萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)等分析測試手段對

3、纖維和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了測試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 苧麻原麻接枝工藝正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)參數(shù)為：超聲波條件下，以濃硫酸為催化劑，15wt％NaOH堿處理，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間8h，浴比1：30，TDI與麻纖維用量比為0.5：1的條件下，接枝率可達(dá)23.35％；苧麻精干麻接枝工藝正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)參數(shù)為：超聲波條件下，在以濃硫酸為催化劑，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間10h，15wt％NaOH堿處理，浴比1：30，TDI與麻纖維用量比為2

4、：1的條件下，接枝率可達(dá)44.74％；苧麻紗線接枝工藝正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)參數(shù)為：超聲波條件下，以濃硫酸為催化劑，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間10h，15wt％NaOH堿處理，浴比1：30，17DI與麻纖維用量比為1：1的條件下，接枝率可達(dá)39.58％。確定了復(fù)合材料最佳熱壓成型工藝參數(shù)為：模具溫度分級加至126℃，壓力保持1.5MPa。復(fù)合材料拉伸性能表明：苧麻纖維沒有經(jīng)過任何處理時(shí)，苧麻原麻/PE復(fù)合材料強(qiáng)度最高，苧麻繩/PE復(fù)合材料比紗線/P