不同预混法和改性处理对亚麻热塑性复合材料力学性能的影响

论文摘要

与玻璃纤维等无机纤维相比,麻纤维具有易种植、来源广泛、可天然降解且比强度、比模量较高的特点,是作为环境友好型复合材料的理想增强材料。近年来,对麻纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究发展较多、较快,产品已应用于建筑、汽车、交通运输等行业中。本文选择亚麻纱线作为连续状增强体,聚丙烯复丝为基体,进行亚麻纤维增强聚丙烯热塑性树脂基复合材料的研究。本课题采用包覆纱法和混编法两种不同的预混法,制作了不同的机织平纹布预型件;通过热压成型工艺制作复合材料板材;同时还对混编法机织平纹布进行碱处理和偶联剂处理后制成复合材料板材。研究了两种不同预混法对织物预型件和复合材料浸润效果、拉伸性能和剥离性能的影响;及不同处理方法和不同处理液浓度对复合材料拉伸性能和剥离性能的影响。包覆纱法实现了亚麻纤维和聚丙烯树脂在丝束级的均匀混合,包覆纱再加工制备成预型件和复合材料,解决了复合材料制备中树脂浸渍困难的问题;混编法直接制成织物状,在复合材料成型时,只需对现成的织物进行加工,工艺大大简化。结果表明,两种不同预混法的织物预型件的基本性能相近,但包覆纱法制备的复合材料的浸润效果较好,孔隙率较低,且力学性能较好,其拉伸强度比混编法制备的复合材料拉伸强度提高了46%,剥离强力提高了39%。先尝试对混编法织物预型件进行2%NaOH处理和1%KH570硅烷偶联剂处理,对于制得的复合材料板材,进行SEM、DSC分析以及拉伸性能和剥离性能的测试。发现处理后的复合材料的拉伸强度和剥离强力有所改善,但效果不显著。再研究不同的处理液浓度对复合材料拉伸性能和剥离性能的影响,得出碱处理对复合材料的拉伸强度影响较明显,而偶联剂处理则对剥离强力的影响较大。结果表明,当NaOH浓度达到5%时,拉伸强度最大,比未经处理的提高了约30%,剥离强力提高了19%;当KH570浓度达到2%时,剥离强力最大,比未经处理的提高了约50%,而拉伸强度提高了22%。实验证明,改性处理确实改善了复合材料增强体和树脂基体之间的界面相容性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 麻纤维热塑性复合材料的研究现状
• 1.3 麻纤维复合材料的应用
• 1.4 麻纤维增强热塑性复合材料存在的问题
• 1.5 课题研究的意义和内容
• 2 亚麻/PP热塑性复合材料制作方法和原料的选择
• 2.1 纤维增强热塑性复合材料制作方法简介
• 2.2 原料的选择和性能测试
• 2.3 复合材料制作方法的选择
• 2.4 本章小结
• 3 亚麻/PP热塑性复合材料预型件的制备及性能研究
• 3.1 亚麻/PP包覆纱的制作
• 3.2 混编法亚麻/PP预混料
• 3.3 织物预型件的制作及性能分析
• 3.4 本章小结
• 4 亚麻/PP热塑性复合材料的热压成型和性能分析
• 4.1 亚麻/PP热塑性复合材料的热压成型
• 4.2 复合材料力学性能的测试
• 4.3 不同亚麻纤维含量对复合材料力学性能的影响
• 4.4 不同预混法对复合材料力学性能的影响
• 4.5 本章小结
• 5 改性处理对复合材料结构和性能的影响
• 5.1 复合材料界面改性方法介绍
• 5.2 界面改性方法的选择和织物预型件的改性处理
• 5.3 织物预型件处理后的结构和性能比较
• 5.4 改性处理对复合材料结构和性能的影响
• 5.5 不同处理浓度对复合材料力学性能的影响
• 5.6 复合材料界面粘结机理理论初探
• 5.7 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 部分实验数据
• 攻读硕士期间发表的学术论文情况
• 致谢