苎麻纤维表面碳纳米管接枝改性研究
发布时间：2022-01-06 10:12
纤维增强复合材料（FRP,fiber reinforced polymer composite）具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,已经被广泛应用于工程结构加固、桥梁拉索及各种高性能新建结构。同传统复合材料用增强纤维相比,苎麻纤维生产过程中耗能低,可再生,且具有力学性能良好、绿色无污染等优点,是一种新型的结构复合材料用增强纤维。但由于苎麻纤维与树脂粘结性能较弱,外加荷载不能有效地通过树脂传递到纤维,导致苎麻纤维复合材料的力学性能较差。通过植物纤维表面改性提升苎麻纤维复合材料力学性能,已成为当前植物纤维复合材料高性能化研究的重要方向。本文提出了一种简易高效的苎麻纤维表面接枝碳纳米管（CNT,Carbon Nanotube）的喷涂方法,探索了CNT在乙醇-水悬浮液的分散方法及其对CNT在苎麻纤维表面分布的影响,优化了苎麻纤维表面CNT接枝工艺参数,分析了CNT在苎麻纤维表面的接枝机理,研究了CNT接枝对苎麻纤维-树脂界面粘结性能的作用规律与机理。主要研究内容与结论如下:首先,研究了CNT表面修饰方法对其在乙醇-水溶液内分散性能的影响规律及机理。研究发现,聚乙烯吡咯烷酮对CNT的表面包覆作用与硅烷...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
麻类纤维多尺度示意图
图 1-2 植物纤维细胞结构种类的影响，不同植物纤维化学组分比例间存在差异。其见表 1-2。表 1-2 苎麻纤维化学组成[7]成分%纤维素 木质素 果胶 蜡质 水分 14~16 0.8~1.5 4.5 0.5~1.0 6.6 苎麻纤维中最主要的部分，是一种白色的多糖高分子化合5)n，聚合度 n 为 10000~15000。纤维素的分子结构式及官大约 60~70 个纤维素分子由氢键结合形成一个丝状的纤维5mm 8.5mm[2]。纤维素中含有大量羟基，直接决定了纤维吸湿等多种性质，且大量的羟基在纤维素分子内部及纤维会在一定程度上影响纤维素大分子在荷载作用下的承载性
图 1-3 纤维素分子结构图木质素是一种具有芳香特性的高分子化合物，是纤维初生细胞壁的主要成分之一。木质素的一部分与半纤维素有化学价键结合，但与纤维素分子无化学价键结合[6]。由于植物纤维独特的构造和化学成分，将其制备成复合材料时，存在纤维/树脂界面粘结性能较差的问题，是影响植物纤维复合材料结构应用的关键因素[10]。为了提高纤维/树脂界面性能，有大量研究针对植物纤维表面进行改性处理[11]。1.2.2 植物纤维表面处理方法常用的植物纤维表面处理方法分物理方法，化学方法和生物方法[12]。物理方法主要是通过对超声处理，蒸汽爆破等方法破坏半纤维素和木质素形成的共价键网络，有利于提高纤维素与树脂的物理粘合；化学方法则是通过酯化、醚化、接枝等方法，使化学试剂与植物纤维表面的羟基反应；生物方法是指通过微生物在纤维表面进行水解、氧化等一系列生物反应[13]。通过以上方法处理，植物纤维的物理化学性能均得到一定程度的改善[14]。以上方法中，化学方法简单易行，安全高
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素的改性及应用研究进展[J]. 罗成成,王晖,陈勇. 化工进展. 2015(03)
[2]硅烷偶联剂的水解工艺研究[J]. 刘佳,姚光晔. 中国粉体技术. 2014(04)
[3]苎麻纤维的碱处理与环氧交联改性[J]. 李平平,戴卫国,何建新. 纤维素科学与技术. 2012(01)
[4]纳米粒子的分散机理、方法及应用进展[J]. 刘景富,陈海洪,夏正斌,陈中华,陈剑华. 合成材料老化与应用. 2010(02)
[5]KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究[J]. 熊磊,马宏毅,王汝敏,梁红波,管静. 航空材料学报. 2009(04)
[6]动态机械热分析技术及其在高分子材料中的表征应用[J]. 许建中,许晨. 化学工程与装备. 2008(06)
[7]纤维增强树脂基复合材料界面粘结强度测试方法探讨[J]. 王恒武,王继辉,朱京杨,高国强. 玻璃钢/复合材料. 2003(03)
[8]硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用[J]. 廖俊,陈圣云,康宇峰,张先亮. 化工新型材料. 2001(09)
博士论文
[1]改性亚麻纤维复合材料及其约束混凝土柱的轴压性能研究[D]. 夏媛媛.哈尔滨工业大学 2016
[2]亚麻纤维复合材料及其加固钢筋混凝土梁的抗剪性能研究[D]. 王宏光.哈尔滨工业大学 2016
[3]碳纤维表面和界面性能研究及评价[D]. 张焕侠.东华大学 2014
[4]植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D]. 马丽.华南理工大学 2012
[5]纳米颗粒改性环氧树脂的断裂行为及其和纤维的界面性能研究[D]. 汤龙程.中国科学技术大学 2011
[6]碳纤维增强树脂基复合材料界面结合强度关键影响因素研究[D]. 张敏.山东大学 2010
[7]玻璃纤维增强树脂基复合材料的细观破坏研究[D]. 孙丽莉.山东大学 2009
硕士论文
[1]碳纤维-环氧树脂界面性能研究[D]. 苏峰.哈尔滨工业大学 2013
[2]苎麻纤维增强树脂基复合材料的耐湿热老化性能研究[D]. 尹鹏.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3572261
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
麻类纤维多尺度示意图
图 1-2 植物纤维细胞结构种类的影响，不同植物纤维化学组分比例间存在差异。其见表 1-2。表 1-2 苎麻纤维化学组成[7]成分%纤维素 木质素 果胶 蜡质 水分 14~16 0.8~1.5 4.5 0.5~1.0 6.6 苎麻纤维中最主要的部分，是一种白色的多糖高分子化合5)n，聚合度 n 为 10000~15000。纤维素的分子结构式及官大约 60~70 个纤维素分子由氢键结合形成一个丝状的纤维5mm 8.5mm[2]。纤维素中含有大量羟基，直接决定了纤维吸湿等多种性质，且大量的羟基在纤维素分子内部及纤维会在一定程度上影响纤维素大分子在荷载作用下的承载性
图 1-3 纤维素分子结构图木质素是一种具有芳香特性的高分子化合物，是纤维初生细胞壁的主要成分之一。木质素的一部分与半纤维素有化学价键结合，但与纤维素分子无化学价键结合[6]。由于植物纤维独特的构造和化学成分，将其制备成复合材料时，存在纤维/树脂界面粘结性能较差的问题，是影响植物纤维复合材料结构应用的关键因素[10]。为了提高纤维/树脂界面性能，有大量研究针对植物纤维表面进行改性处理[11]。1.2.2 植物纤维表面处理方法常用的植物纤维表面处理方法分物理方法，化学方法和生物方法[12]。物理方法主要是通过对超声处理，蒸汽爆破等方法破坏半纤维素和木质素形成的共价键网络，有利于提高纤维素与树脂的物理粘合；化学方法则是通过酯化、醚化、接枝等方法，使化学试剂与植物纤维表面的羟基反应；生物方法是指通过微生物在纤维表面进行水解、氧化等一系列生物反应[13]。通过以上方法处理，植物纤维的物理化学性能均得到一定程度的改善[14]。以上方法中，化学方法简单易行，安全高
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维素的改性及应用研究进展[J]. 罗成成,王晖,陈勇. 化工进展. 2015(03)
[2]硅烷偶联剂的水解工艺研究[J]. 刘佳,姚光晔. 中国粉体技术. 2014(04)
[3]苎麻纤维的碱处理与环氧交联改性[J]. 李平平,戴卫国,何建新. 纤维素科学与技术. 2012(01)
[4]纳米粒子的分散机理、方法及应用进展[J]. 刘景富,陈海洪,夏正斌,陈中华,陈剑华. 合成材料老化与应用. 2010(02)
[5]KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究[J]. 熊磊,马宏毅,王汝敏,梁红波,管静. 航空材料学报. 2009(04)
[6]动态机械热分析技术及其在高分子材料中的表征应用[J]. 许建中,许晨. 化学工程与装备. 2008(06)
[7]纤维增强树脂基复合材料界面粘结强度测试方法探讨[J]. 王恒武,王继辉,朱京杨,高国强. 玻璃钢/复合材料. 2003(03)
[8]硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用[J]. 廖俊,陈圣云,康宇峰,张先亮. 化工新型材料. 2001(09)
博士论文
[1]改性亚麻纤维复合材料及其约束混凝土柱的轴压性能研究[D]. 夏媛媛.哈尔滨工业大学 2016
[2]亚麻纤维复合材料及其加固钢筋混凝土梁的抗剪性能研究[D]. 王宏光.哈尔滨工业大学 2016
[3]碳纤维表面和界面性能研究及评价[D]. 张焕侠.东华大学 2014
[4]植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D]. 马丽.华南理工大学 2012
[5]纳米颗粒改性环氧树脂的断裂行为及其和纤维的界面性能研究[D]. 汤龙程.中国科学技术大学 2011
[6]碳纤维增强树脂基复合材料界面结合强度关键影响因素研究[D]. 张敏.山东大学 2010
[7]玻璃纤维增强树脂基复合材料的细观破坏研究[D]. 孙丽莉.山东大学 2009
硕士论文
[1]碳纤维-环氧树脂界面性能研究[D]. 苏峰.哈尔滨工业大学 2013
[2]苎麻纤维增强树脂基复合材料的耐湿热老化性能研究[D]. 尹鹏.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3572261
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