稻草纤维填充ABS复合材料的制备及性能研究

发布时间：2020-02-19 10:58

【摘要】：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂为基体,稻草纤维为填充材料,在不添加偶联剂的情况下,通过模压成型法制备了ABS/稻草纤维木塑复合材料。采用万能力学试验机、热失重分析仪、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱仪、旋转流变仪研究了模压温度和纤维含量对ABS/稻草纤维木塑复合材料性能的影响。结果表明,ABS/稻草纤维木塑复合材料的最佳模压温度和最佳纤维比例分别为170℃和100/30;当模压温度为210℃时,稻草纤维碳化严重,其表面硅制层脱落,纤维与树脂的界面结合强度降低,但纤维呈致密的网状结构,有利于冲击应力的吸收;ABS的相对分子质量随模压温度的升高而减小,树脂基体冲击性能增强;当模压温度为170~190℃、纤维含量为30~40份时,纤维在树脂基体中的强度和分散性较好,力学性能较高。
【图文】：

２０１７年９月中国塑料·７５·维木塑复合材料，使用高速万能粉碎机将试样打成粉末，并用７５μｍ的筛子筛选，并将筛选出的粉末在干燥箱中１００℃下干燥１２ｈ；将干燥后的粉末送入旋转流变仪中测试ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的流变性能，旋转流变仪的转速为１０ｒａｄ／ｓ；拉伸性能按ＧＢ／Ｔ１０４０．２—２００６测试，拉伸速率为１０ｍｍ／ｍｉｎ；弯曲性能按ＧＢ／Ｔ１７６５７—２０１３测试，弯曲速率为１０ｍｍ／ｍｉｎ；冲击性能按ＧＢ／Ｔ１０４３—１９９３测试，试样无缺口，摆锤速率为３．８ｍ／ｓ。２结果与讨论２．１模压温度对木塑复合材料性能的影响２．１．１力学性能分析由图１（ａ）可知，随着模压温度的升高，ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈先增大后减小的趋势。当模压温度为１７０℃时，拉伸强度达到最大值（２２．９ＭＰａ）。这是因为当模压温度较低时，ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的黏度较大，导致稻草纤维在基体中分布不均匀，部分稻草纤维团聚，，在外力作用下容易引发应力集中和应力缺陷。随着模压温度的升高，基体中纤维的流动性增强，稻草纤维均匀分布于基体中形成搭接、缠绕和勾连，从而形成连续相。同时，温度的升高导致了稻草中部分半纤维素和木质素的降解，降低了纤维极性，复合材料界面相容性增强。随着温度的进一步上升，稻草纤维碳化程度加剧，造成复合材料的力学性能下降。与拉伸强度不同的是，弯曲强度在２００℃时达到最大值（４２．３４ＭＰａ）。这可能是因为稻草纤维一定程度的碳化对复合材料体系起到了润滑作用，提高了纤维的

·７６·稻草纤维填充ＡＢＳ复合材料的制备及性能研究１—ＡＢＳ２—稻草纤维３—ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料（ａ）ＴＧ（ｂ）ＤＴＧ图２ＡＢＳ、稻草纤维及其ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料ＴＧ和ＤＴＧ曲线Ｆｉｇ．２ＴＧａｎｄＤＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆＡＢＳ，ｓｔｒａｗｆｉｂｅｒａｎｄＡＢＳ／ｓｔｒａｗｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ图３是不同模压温度下ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的ＴＧ曲线。其曲线形态近乎一致，对比复合材料的初始失重温度（以１％的失重为标准）可以发现：模压温度为１７０℃的复合材料的初始失重温度最高，其次则依次为１９０、１５０和２１０℃，说明模压温度为１７０℃时，复合材料的界面强度较大，阻碍了热能的传递；残炭率为：２１０℃＞１５０℃＞１９０℃＞１７０℃，即模压温度为１７０℃的复合材料的残余物最多，阻燃性能较好；由此可知，当模压温度为１７０℃时，ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的热稳定性最好。模压温度／℃：１—１５０２—１７０３—１９０４—２１０图３不同模压温度时ＡＢＳ／稻草纤维木塑复合材料的ＴＧ曲线Ｆｉｇ．３ＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆＡＢＳ／ｓｔｒａｗｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ２．１．３ＳＥＭ分析从图４可以看出，秸秆外表面存在凸起状硅质层，这是由于矿质化、栓质化的结果，硅质层能够增强秸秆的强度以及抗倒伏，也能防止内部水分过度蒸发［２０］。在模压过程中，树脂基体在温度和压力的作用下能与图４稻草纤维的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．４ＳＥ

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本文编号：2580997