论文摘要
本文以丙纶长丝为经纱,剑麻连续长纤维为纬纱,制备了平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、管状组织的剑麻连续长纤维/PP织物;采用模压成型法将织物制备成一种新型的复合材料——剑麻连续长纤维增强聚丙烯复合材料。讨论了SF/PP织物组织结构、纤维含量、纤维分布形态、工艺参数以及表面处理对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、动态力学性能以及孔隙率的影响,通过借助SEM研究了复合材料的拉伸断裂截面。主要研究结果如下:（1）①平纹组织剑麻/PP织物增强聚丙烯复合材料（PCM）中的剑麻长纤维含量最少,纤维排列均匀但比较松散,管状组织剑麻/PP织物增强聚丙烯复合材料（GCM）中纤维含量最大,纤维排列均匀且最紧密。②GCM的拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量都最大,PCM的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率最小。另外,Hirsch’s模型能够较好的描述剑麻连续长纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能行为,可知剑麻长纤维在复合材料中是呈均匀分布的。（2）①随着剑麻长纤维含量的增大,其拉伸强度和杨氏模量都呈上升趋势,而复合材料的断裂伸长率呈下降的趋势;当剑麻长纤维的质量分数为34%时,复合材料的拉伸强度和杨氏模量最大;且纤维含量越大,复合材料的吸水率越大。②按纤维方向拉伸时,随着角度的加大,拉伸强度成变小的趋势,拉伸强度而断裂伸长率的变化不大;纤维夹角为0度时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度最大。（3）经过表面处理的复合材料:①从SEM中可以看出,经过表面处理后剑麻纤维都发生了较大的变化。而从复合材料的拉伸断裂中可以看出,KH550处理后的复合材料的纤维-树脂界面粘结性最好,其次是KMnO4处理后的复合材料,最差的是未处理的剑麻纤维增强的复合材料。②从DMA中可知,碱浓度为6%时处理后的复合材料的储能模量最大,且经表面处理后复合材料的内耗更小,在交变应力作用下,处理后的复合材料比未处理的材料的应变更跟得上应力的变化,高分子链段运动受到的内摩擦力更小,说明纤维与基体之间的应力传递更好,以及SF/PP复合材料比纯PP更容易松弛。③KH550的拉伸强度和弯曲强度比其它的表面处理都要提高很多。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 剑麻纤维的研究概况1.1.1 剑麻纤维的微观形态结构1.1.2 剑麻纤维的化学成分1.1.3 剑麻纤维的性能研究概况1.1.4 剑麻纤维的表面改性1.2 剑麻增强聚合物复合材料的研究概况1.2.1 剑麻短纤维增强聚合物复合材料的研究概况1.2.2 剑麻织物增强聚合物复合材料的研究概况1.3 本课题的研究意义及内容1.4 研究路线2 复合材料的制备及其成型工艺参数的优化2.1 引言2.2 实验原材料及仪器规格2.3 剑麻长纤维机织物的制备2.4 剑麻连续长纤维增强聚丙烯复合材料的制备2.5 剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料的主要表征技术与方法2.6 剑麻长纤维增强聚丙烯复合材料的成型工艺对其性能影响2.6.1 模压温度对复合材料力学性能的影响2.6.2 模压压力对复合材料力学性能的影响2.6.3 模压时间对复合材料力学性能的影响2.7 本章小结3 SF/PP 织物组织结构与材料性能关系3.1 引言3.2 SF/PP 织物组织结构对复合材料纤维排布的影响3.3 SF/PP 织物组织结构对复合材料孔隙率的影响3.4 SF/PP 织物组织结构对复合材料力学性能的影响3.4.1 SF/PP 织物组织结构对复合材料的拉伸性能的影响3.4.2 SF/PP 织物组织结构对复合材料的弯曲性能的影响3.4.3 SF/PP 织物组织结构在不同力学模型的杨氏模量的比较3.5 平纹组织和管状组织的复合材料中纤维长度的比较3.6 本章小结4 SF 的含量及其分布形态与材料性能的关系4.1 引言4.2 SF 的不同含量对复合材料性能的影响4.2.1 不同纤维含量的复合材料密度和微孔率的关系4.2.2 SF 的不同含量对复合材料的拉伸性能的影响4.2.3 SF 的不同含量对复合材料的弯曲性能的影响4.2.4 不同含量的复合材料的吸水率的影响4.3 SF 的不同分布形态对复合材料的力学性能的影响4.3.1 SF 的不同分布形态对复合材料的拉伸性能的影响4.3.2 SF 的不同分布形态对复合材料的弯曲性能的影响4.4 本章小结5 剑麻表面处理与SF/PP 复合材料的性能关系5.1 引言5.2 剑麻/丙纶织物的表面处理5.3 不同表面处理对剑麻纤维的表面状况的影响5.4 不同表面处理对复合材料拉伸断裂界面的影响5.5 复合材料的动态热机械性能的分析5.6 不同表面处理对复合材料的力学性能的影响5.7 本章小结6 结论参考文献致谢
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