PE/醚化稻草复合材料力学性能的研究

论文摘要

采用生物纤维填充制备的复合材料,具有其它纤维填充复合材料无法比拟的优点,稻草作为一种植物纤维,是重要的再生资源,特别是其来源丰富,利用意义重大。本研究以醚化稻草纤维为增强相,聚乙烯为基体,研制PE/醚化稻草纤维增强复合材料,对在不同共混条件下制得的复合材料力学性能进行了测试和分析,并对断口进行扫描电镜观察。醚化稻草是以环氧氯丙烷作醚化剂,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。运用正交实验方法确定最佳共混条件,将稻草含量不同的天然稻草,醚化稻草在不同的共混温度,共混转速下分别与聚乙烯共混,并对其流变曲线进行分析。参照国家标准GB/T 1040-92,将复合材料制作成哑铃型,测试其拉伸性能。结果表明,随着稻草含量的增加,天然稻草复合材料和醚化稻草复合材料的拉伸强度都降低,断裂伸长率也明显降低。相同的共混条件下,醚化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,醚化稻草复合材料的断裂伸长率较高。同时分别对天然稻草复合材料和醚化稻草复合材料进行了密度测试。用转矩流变仪对其进行了流变性测定,探讨了复合材料中剪切应力与剪切速率的关系,样品的稻草含量、剪切速率对表观粘度的影响。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。粘度随着复合材料中稻草含量的增加逐渐增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 天然植物纤维利用现状及植物纤维增强复合材料研究进展
• 1.1.1 天然植物纤维复合材料研究现状
• 1.1.2 天然植物纤维性能特点
• 1.1.3 天然植物纤维复合材料研发意义
• 1.1.4 天然植物纤维复合材料的应用
• 1.2 稻草的主要成分
• 1.2.1 纤维素
• 1.2.2 半纤维素
• 1.2.3 木质素
• 1.3 热塑性基体树脂聚乙烯的性能
• 1.3.1 PE的结构和分类
• 1.3.2 物理力学性能
• 1.3.3 热性能
• 1.3.4 电性能
• 1.3.5 化学性能
• 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/醚化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 本文的研究目的和研究内容
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器
• 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环氧氯丙烷改性
• 2.2.1 稻草秸秆的预处理
• 2.2.2 稻草秸秆的环氧氯丙烷改性
• 2.3 PE/醚化稻草复合材料的力学性能测试
• 2.3.1 PE/醚化稻草复合材料的拉伸性能测试
• 2.3.2 复合材料密度的测定
• 2.3.3 流变性测定
• 2.3.4 共混物断面的微观形貌
• 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PE共混正交实验
• 3.1.2 环氧氯丙烷改性稻草与PE共混正交实验
• 3.1.3 天然稻草复合材料与环氧氯丙烷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
• 3.1.5 稻草复合材料与PE力学性能的比较
• 3.1.6 天然稻草复合材料与环氧氯丙烷改性稻草复合材料SEM照片的分析
• 3.2 复合材料的密度分析
• 3.3 复合材料流变性测定
• 3.3.1 天然稻草复合材料的流动曲线
• 3.3.2 改性稻草复合材料的流动曲线
• 3.3.3 天然稻草复合材料与环氧氯丙烷改性稻草复合材料流变性能的比较
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢