汉麻纤维增强聚丙烯复合材料VOC释放及性能研究

发布时间：2017-10-20 08:24

  本文关键词：汉麻纤维增强聚丙烯复合材料VOC释放及性能研究

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【摘要】：本课题采用非织造工艺和热压工艺制备了汉麻增强聚丙烯(汉麻/PP)复合材料,并且采用热重质谱联用系统(TG-MS)研究了汉麻纤维及聚丙烯纤维的热解行为,并据此分析了汉麻/PP复合材料中VOC的来源。采用偶联剂、热处理、聚乙烯醇(PVA)及尿素改性对汉麻/PP复合材料VOC释放以及力学性能优化作了研究,然后针对选出的较优工艺采用多指标优化实验得出了优化改性工艺,并且研究了优化工艺对复合材料力学、热学、VOC释放以及界面性能的影响。汉麻纤维以及聚丙烯纤维TG-MS测试结果表明：汉麻纤维中VOC释放主要来源于脂肪族化合物,温度对其VOC释放有很大影响,随着温度的升高,汉麻纤维VOC释放量逐渐降低。在复合材料制作温度区间内聚丙烯有较好的热稳定性并且VOC释放量较少,聚丙烯的主要热分解发生在200℃～400℃区间内,其VOC释放主要是由于自身的热解。汉麻/PP复合材料中的VOC主要来源于汉麻纤维。汉麻/PP复合材料VOC释放及力学性能优化研究结果表明：改性后的复合材料力学性能相较未改性都出现了不同程度的提升,并且对于材料的弯曲性能以及剪切性能,PVA改性后的材料都获得了最优。改性后复合材料的VOC总释放量相较未改性都出现了降低,其中尿素改性后效果最优,复合材料界面也是影响其自身VOC释放的一个重要因素。尿素及PVA改性后,复合材料的气味相较未改性出现了降低的效果,但是热处理以及偶联剂处理后材料的气味出现了增大。综合复合材料VOC以及力学性能,尿素以及PVA改性效果最优。针对尿素以及PVA改性以复合材料力学性能为评价指标做了多指标优化,并且研究了多指标优化后的工艺对复合材料各项性能的影响。实验结果表明,无论是拉伸、弯曲还是剪切性能,优化改性后的复合材料都较未改性都得到了较为明显的提升,同时优化改性后复合材料的界面性能相较未改性也提到了提升。复合材料的热稳定性与其界面强度密切相关,未改性、PVA改性和尿素改性复合材料三个阶段总活化能分别为176.84KJ·mol-1、392.56KJ·mol-1和224.60KJ·mol-1,PVA改性后复合材料热稳定性最优,与界面性能呈现相同趋势。尿素及PVA改性后复合材料的甲醛和乙醛释放量相较未改性都出现了较为明显的下降,改性后复合材料总VOC释放量相较未改性出现了降低,其中尿素改性后效果最优。
【关键词】：汉麻纤维 聚丙烯 复合材料 改性 VOC
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 汽车材料的发展趋势9-11
• 1.3 天然纤维复合材料在汽车领域的应用11-12
• 1.4 麻纤维增强聚丙烯复合材料在汽车领域的应用以及现状12-13
• 1.5 汽车内空气污染危害及现状13-16
• 1.6 天然纤维复合材料VOC释放研究现状16-17
• 1.7 本课题研究目的及主要内容17-19
• 1.7.1 本课题研究目的17
• 1.7.2 本课题主要内容17-19
• 第二章 汉麻及聚丙烯纤维热解行为分析19-29
• 2.1 实验原材料与设备20
• 2.1.1 实验原材料20
• 2.1.2 实验设备20
• 2.2 纤维热解行为以及有机挥发物(VOC)测试20-21
• 2.3 汉麻纤维及聚丙烯纤维热解行为分析21-26
• 2.3.1 汉麻纤维热解行为分析21-24
• 2.3.2 聚丙烯纤维热解行为分析24-26
• 2.4 本章小结26-29
• 第三章 汉麻/PP复合材料VOC释放及力学性能优化研究29-41
• 3.1 汉麻/PP复合材料VOC释放及力学性能优化改性工艺选择29-31
• 3.1.1 偶联剂改性工艺29-30
• 3.1.2 尿素及PVA改性工艺30
• 3.1.3 热处理改性工艺30-31
• 3.2 实验原材料与设备31-32
• 3.2.1 实验原材料31
• 3.2.2 实验设备31-32
• 3.3 汉麻纤维改性工艺32
• 3.4 汉麻/PP复合材料制备工艺及性能测试32-35
• 3.4.1 汉麻/PP复合材料制备32-33
• 3.4.2 汉麻/PP复合材料力学性能测试33-34
• 3.4.3 汉麻/PP复合材料VOC释放测试34-35
• 3.5 改性工艺对汉麻/PP复合材料性能影响研究35-40
• 3.5.1 力学性能及界面性能35-37
• 3.5.2 VOC释放37-39
• 3.5.3 气味39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 汉麻/PP复合材料改性工艺优化及其对复合材料性能影响研究41-59
• 4.1 实验原材料与设备41-42
• 4.1.1 实验原材料41
• 4.1.2 实验设备41-42
• 4.2 汉麻纤维改性工艺42
• 4.3 汉麻/PP复合材料制备工艺及性能测试42-45
• 4.3.1 汉麻/PP复合材料制备工艺42
• 4.3.2 汉麻/PP复合材料力学性能测试42-44
• 4.3.3 汉麻/PP复合材料VOC释放及热学性能测试44-45
• 4.4 PVA及尿素改性工艺多指标优化设计45-50
• 4.4.1 PVA改性工艺多指标优化设计45-46
• 4.4.2 PVA改性工艺多指标优化实验结果分析46-47
• 4.4.3 尿素改性工艺多指标优化设计47-48
• 4.4.4 尿素改性工艺多指标优化实验结果分析48-50
• 4.5 优化改性工艺对汉麻/PP复合材料性能影响研究50-58
• 4.5.1 优化改性对复合材料力学性能及界面性能影响研究50-53
• 4.5.2 优化改性对复合材料热稳定性影响研究53-57
• 4.5.3 优化改性对复合材料VOC释放影响研究57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-67
• 硕士期间发表论文和参加科研情况说明67-69
• 致谢69

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本文编号：1066242