基于废弃真丝织物的装饰复合材料制备及性能研究

论文摘要

目前天然纤维复合材料逐步引起了学术界和工业界的广泛关注,这是由于其本身的一些潜在特质,尤其是在环保方面。真丝纤维作为天然纤维的一种,制备的复合材料除了具有环保可降解等特点,还具有轻质和高应力应变性。同时真丝纤维表面含有-NH2,-COOH,-NHCO-,-CH2OH等极性基团,这使真丝纤维和聚合物基体结合形成良好的力学界面。国外通常以废弃真丝纤维制备的复合材料用于做生物材料、工程材料以及一些专属的轻质结构件,很少用于装饰材料。本文探讨的真丝织物/PE膜复合材料由层压法制备,主要用于装饰,具有易清洁、耐油污、强力高及绿色环保等优点。整个制备过程在真空条件下进行,摈弃了传统层压法易产生气泡、分层严重的现象,相比模压法制备简单快速,大大提高了生产效率。本文主要分析了真丝织物与PE膜复合材料的制备工艺与其性能之间关系。首先以真丝织物复合前后色差变化△E值为测试指标,将热压温度、热压压力、热压时间及复合材料的厚度4个因素进行正交试验分析,通过分析可知,各个工艺因素对色差变化影响的主次顺序为：复合材料的厚度>热压温度>热压时间>热压压力,其中只有复合材料厚度为显著性因素,采用一元线性回归分析得出了复合材料厚度和色差值之间线性关系,回归方程为：Y=1.506+7.690X,并优化出复合材料最优厚度选为0.3mm。在厚度一定的情况下,采用响应面法分析对复合材料的各个力学性能进行分析得出：制备复合材料拉伸强力的最优工艺为：热压温度145.6℃、热压压力3.9 MPa和热压时间4.4 min,各工艺因素对拉伸强力影响的顺序为热压压力>热压时间>热压温度,‘热压温度、热压压力和热压时间之间几乎没有的交互作用；制备复合材料撕裂强力的最优工艺为：热压温度146.4℃、热压压力3.4 MPa和热压时间4.7 min,各工艺因素对撕裂强力影响的顺序为热压温度>热压时间>热压压力,热压温度、热压压力和热压时间之间有一定的交互作用,但作用不很明显；制备复合材料顶破强力最优工艺为：热压温度147.5℃、热压压力4.1MPa和热压时间5.7 min,各工艺因素对顶破强力影响的顺序为热压压力>热压温度>热压时间,热压温度、热压压力和热压时间之间有明显的交互作用。最后,根据各个因素的对复合材料力学性能的显著性不同,对复合材料的力学性能进行综合性分析,得出制备复合材料的最优工艺条件：热压温度为146.4℃,热压压力为3.9MPa,热压时间为4.7 min。本文对真丝织物的综合利用及装饰用复合材料制作提供一定参考作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的研究目的与意义
• 1.2 蚕丝的性能特点及研究现状
• 1.2.1 蚕丝的性能特点
• 1.2.2 国内外的研究现状
• 1.3 课题的研究内容
• 1.4 课题创新点
• 第二章 真丝织物/PE膜复合材料的制备工艺及检测方法
• 2.1 试验材料和设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 模具的选用
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 工艺流程
• 2.2.2 操作流程
• 2.3 工艺参数范围的设定
• 2.3.1 复合材料厚度范围的设定
• 2.3.2 热压温度范围的设定
• 2.3.3 热压压力和时间范围的设定
• 2.4 检测项目与方法
• 2.4.1 色差测试
• 2.4.1.1 试验原理
• 2.4.1.2 试验设备及操作注意事项
• 2.4.1.3 色差检测的步骤
• 2.4.2 拉伸性能测试
• 2.4.2.1 试验原理
• 2.4.2.2 试验设备及条件
• 2.4.2.3 试样形式及尺寸
• 2.4.2.4 试验步骤
• 2.4.3 撕裂性能测试
• 2.4.3.1 试验原理
• 2.4.3.2 试验设备及条件
• 2.4.3.3 试样形式及尺寸
• 2.4.3.4 试验步骤
• 2.4.4 顶破性能测试
• 2.4.4.1 试验原理
• 2.4.4.2 试验设备及条件
• 2.4.4.3 试样形式及尺寸
• 2.4.4.4 试验步骤
• 第三章 热压工艺对真丝织物/PE膜复合材料色差变化的影响
• 3.1 色差测试试样的制备
• 3.2 色差正交试验设计及分析
• 3.2.1 色差正交试验表头设计
• 3.2.2 正交试验结果及分析
• 3.2.2.1 正交试验测试结果
• 3.2.2.2 正交试验极差分析
• 3.2.2.3 正交试验方差分析
• 3.3 色差一元线性回归分析
• 3.3.1 线性回归数据结果
• 3.3.2 线性回归分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 热压工艺对真丝织物/PE膜复合材料力学性能变化的影响
• 4.1 单因素分析复合材料的力学性能
• 4.1.1 单因素表设计
• 4.1.2 热压温度对复合材料力学性能的影响
• 4.1.3 热压压力对复合材料力学性能的影响
• 4.1.4 热压时间对复合材料力学性能的影响
• 4.2 响应面法优化复合材料的制备工艺
• 4.2.1 响应面法优化复合材料拉伸性能的制备工艺
• 4.2.2 响应面法优化复合材料撕裂强力的制备工艺
• 4.2.3 响应面法优化复合材料顶破强力的制备工艺
• 4.3 复合材料力学性能的工艺优化分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢