PE/苄基化改性稻草复合材料力学性能的研究

论文摘要

本研究以苄基化改性稻草纤维为增强相,聚乙烯(PE)为基体,研制PE/苄基化改性稻草纤维增强复合材料,苄基化改性稻草是以氯化苄作醚化剂,对稻草进行改性,部分消除稻草的极性,将其改性为一种热塑性材料。将稻草含量不同的天然稻草、苄基化改性稻草在不同的共混温度、不同的共混转速下分别与聚乙烯共混,采用正交实验方法,将复合材料制作成哑铃型,测试其拉伸性能和断裂伸长率,确定最佳共混条件。结果表明,随着稻草含量的增加,天然稻草复合材料和苄基化改性稻草复合材料的拉伸强度都降低,断裂伸长率也明显降低。共混温度和共混转速对复合材料的力学性能影响不大。相同的共混条件下,苄基化改性稻草复合材料的拉伸强度大部分比天然稻草复合材料的值大,苄基化改性稻草复合材料的断裂伸长率比天然稻草复合材料的值都高。将PE/天然稻草复合材料和苄基化改性稻草复合材料在液氮冷冻脆断后,对其断口进行扫描电镜观察。结果表明苄基化改性稻草与PE的兼容性优于天然稻草。将稻草含量不同的天然稻草复合材料和苄基化改性稻草复合材料分别进行了密度测试。在此基础上,用转矩流变仪对其进行了流变性测定,探讨共混物的剪切应力、剪切速率对表观粘度的影响。结果表明,PE/稻草纤维增强复合材料具有一定的流变性,属于非牛顿流体。表观粘度随着复合材料中稻草含量的增加逐渐增加。温度一定时,在同一剪切速率下,稻草复合材料的粘度比PE大,且苄基化改性稻草复合材料的粘度比天然稻草复合材料大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 天然植物纤维增强复合材料研究进展
• 1.1.1 复合材料的研究背景
• 1.1.2 天然植物纤维热塑性塑料复合材料研究历史及发展现状
• 1.1.3 天然植物纤维增强复合材料的原理
• 1.1.4 天然植物纤维增强复合材料的应用
• 1.2 稻草的主要组成物
• 1.2.1 纤维素
• 1.2.2 木质素
• 1.2.3 半纤维素
• 1.3 聚乙烯的结构与性能
• 1.3.1 聚乙烯的结构
• 1.3.2 聚乙烯的性能
• 1.4 短纤维增强热塑性复合材料成型方法
• 1.4.1 挤出成型
• 1.4.2 注塑成型
• 1.5 PE/苄基化改性稻草复合材料的流变性测定
• 1.5.1 流变性测定的理论依据
• 1.5.2 转矩流变仪的测定原理
• 1.6 本文研究内容及研究意义
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验材料和仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 稻草秸秆的预处理及苄基化改性
• 2.2.1 天然稻草的预处理
• 2.2.2 稻草的苄基化改性
• 2.3 PE/苄基化改性稻草复合材料的力学性能测试
• 2.3.1 PE/苄基化改性稻草复合材料的拉伸性能测试
• 2.3.2 共混物断面的微观形貌
• 2.3.3 复合材料密度的测定
• 2.3.4 流变性测定
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 稻草共混条件优选及复合材料力学性能的分析
• 3.1.1 天然稻草与LDPE共混正交实验
• 3.1.2 苄基氯改性稻草与LDPE共混正交实验
• 3.1.3 天然稻草复合材料与苄基化改性稻草复合材料力学性能的比较
• 3.1.4 稻草含量对不同复合材料拉伸性能影响的比较
• 3.2 天然稻草复合材料与苄基化改性稻草复合材料SEM照片的分析
• 3.3 复合材料的密度测定与分析
• 3.4 复合材料流变性测定
• 3.4.1 天然稻草复合材料的流动曲线
• 3.4.2 苄基化改性稻草复合材料的流动曲线
• 3.4.3 天然稻草复合材料与苄基氯改性稻草复合材料流变性能的比较
• 3.5 稻草复合材料与PE力学性能的比较
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢