甘蔗皮纖維-PP復(fù)合材料制備及力學(xué)行為分析.pdf

1、甘蔗短纖維復(fù)合材料具有復(fù)合材料制品相對比重量輕、甘蔗纖維可替代木質(zhì)資源以及甘蔗纖維來源豐富等優(yōu)點，是一類很有發(fā)展前景的新興復(fù)合材料。其應(yīng)用范圍從汽車、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域擴展到如航空航天、船舶制造等新興行業(yè)中，在其應(yīng)用過程中要求其具備一定的剛度和強度，而在一些特定的場合中要求具有較高的穩(wěn)定性。因此研究分析其力學(xué)性能的重要性不言而喻。
　　本文以農(nóng)作物甘蔗的外表皮纖維（Sugarcane Bark Fiber，SBF）和聚丙烯（Pol

2、ypropylene，PP）為原料，采用熱壓工藝制備了SBF/PP復(fù)合材料。在溫度為175℃、壓力為1MPa條件下、將SBF和PP共混熱壓15min，保壓時間為30min，制備甘蔗皮纖維/PP復(fù)合材料。探討不同甘蔗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)與甘蔗纖維粒徑對其力學(xué)性能的影響。本文的主要研究結(jié)果如下：
　?。?）對SBF/PP復(fù)合材料進(jìn)行物理性能測試。結(jié)果表明，甘蔗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)及甘蔗纖維粒徑對復(fù)合材料密度影響不大，SBF復(fù)合材料密度為0.8g/cm

3、3，SBF復(fù)合材料2小時吸水厚度膨脹率及24小時吸水率均與纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)、纖維粒徑有關(guān)，當(dāng)纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％、粒徑為20-40目時，其2小時吸水厚度膨脹率及24小時吸水率均為最高，分別為3.9%和2%。
　　（2）對SBF/PP復(fù)合材料進(jìn)行拉伸、彎曲和硬度性能測試。結(jié)果表明，在相同甘蔗纖維粒徑條件下，SBF/PP復(fù)合材料纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，其拉伸和彎曲強度均下降；纖維粒徑減小時，復(fù)合材料拉伸強度和彎曲強度先增后減；隨著SBF復(fù)合材料

4、中纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加和纖維粒徑的減小，其彈性模量呈先增后減趨勢；SBF復(fù)合材料硬度隨纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)及纖維粒徑并無明顯變化規(guī)律。
　?。?）對SBF/PP復(fù)合材料進(jìn)行斷裂行為的實驗研究。應(yīng)用改進(jìn)的數(shù)字圖像相關(guān)方法測量了SBF/PP復(fù)合材料的應(yīng)力強度因子。結(jié)果表明，纖維粒徑和纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對復(fù)合材料斷裂性能的影響不明顯，隨機分布在纖維與基體之間的孔洞是影響其斷裂性能的主要因素，復(fù)合材料中的孔洞越多，復(fù)合材料的應(yīng)力強度因子越大，復(fù)合材料中的