竹浆纤维ATRP改性对复合材料性能影响的研究

发布时间：2017-03-21 12:10

  本文关键词：竹浆纤维ATRP改性对复合材料性能影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：竹塑复合材料近年来发展迅速,它是由竹纤维或竹粉作为增强材料,树脂作为基体,经过高温、高速混合,成型加工而制得的一种复合材料。这种材料兼得了竹材与树脂塑料的性能特点,是一种绿色环保型复合材料,因而具有良好的发展前景。界面结合强度低一直是竹塑复合材料研究的核心问题,这对竹塑复合材料的各项性能有很大的影响,制约了材料的应用与推广。本文采用电子活化再生原子转移自由基聚合法(AGET-ATRP),在竹浆纤维表面接枝含有双键的聚合高分子单体,改善纤维表面的极性,增强竹浆纤维与塑料的表面结合性。采用2-溴异丁酰溴(BIBB)为引发剂,四氢呋喃为溶剂,反应时间24h,反应温度60℃,制备了竹浆纤维大分子引发剂。然后又以聚异戊二烯为单体,溴化铜(CuBr2)/五甲基二乙烯三胺(PMDEETA)为催化体系,抗坏血酸(VC)为还原剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用AGET-ATRP法,反应时间6h,反应温度30℃,来接枝改性竹浆纤维。采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等来对原竹浆纤维,竹浆纤维大分子引发剂以及接枝改性后的竹浆纤维进行分析表征,并通过扫描电镜(SEM)更直观的观测分析了改性前后竹浆纤维表面形貌的变化,表明了聚异戊二烯单体成功接枝到了竹浆纤维表面。在此基础上,将接枝改性后的竹浆纤维与聚苯乙烯(PS)、环氧树脂(EP)等塑料混合制备复合材料,竹浆纤维添加比例分别为0、5%、10%、15%、20%、25%。聚苯乙烯为热塑性塑料,而环氧树脂为热固性塑料,选用两种材料具有代表性。两种材料的形态不同,所以采取不同的制备方法,聚苯乙烯和改性的竹浆纤维采用高速混合机混合,然后通过平板硫化机进行压板;而环氧树脂和改性的竹浆纤维通过捏合机混合,然后再通过平板硫化机压板,最后通过材料万能试验机来测定两种材料的拉伸、弯曲等物理性能。并通过扫描电镜对材料断裂形貌进行表征分析,运用热重分析仪(TGA)对其进行热力学分析。结合力学性能、SEM,TGA等分析,表明竹浆纤维经过接枝改性后,能有效改善其与树脂塑料之间的界面结合性。以上是采用化学方法中的接枝改性方法,来改善纤维与树脂之间的相容性,本文最后做了相应的对比实验,直接通过3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)作为偶联剂,将竹浆纤维和树脂混合制备复合材料,偶联剂起到一个“桥梁”的作用,增加了纤维和树脂之间的相容性。最后通过材料万能试验机的测试分析,得出结果,与之前实验结果进行比较,得出添加偶联剂对材料的机械性能提高远小于改性纤维的性能提高,这表明接枝改性的方法优于添加硅烷偶联剂方法。
【关键词】：竹浆纤维 AGET-ATRP 接枝改性 竹塑复合材料 偶联剂
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 竹塑复合材料的介绍及国内外研究的现状12-20
• 1.2.1 竹塑复合材料的介绍12-13
• 1.2.2 植物纤维在材料制备过程中存在的问题13
• 1.2.3 植物纤维表面改性方法13-17
• 1.2.4 国内、外竹塑复合材料研究的现状17-18
• 1.2.5 电子活化再生原子转移自由基（AGET-ATRP）技术介绍18-20
• 1.3 论文的研究目的、内容和意义20-22
• 1.3.1 研究目的20
• 1.3.2 研究内容和意义20-22
• 第二章 AGET-ATRP法竹浆纤维表面接枝改性22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-26
• 2.2.1 实验主要原料22-23
• 2.2.2 实验主要仪器和设备23
• 2.2.3 竹浆纤维大分子引发剂的制备23-24
• 2.2.4 聚异戊二烯单体通过AGET-ATRP接枝改性竹粉24-25
• 2.2.5 改性前后竹浆纤维的表征25-26
• 2.3 结果与讨论26-29
• 2.3.1 竹浆纤维改性前后的FTIR分析26-27
• 2.3.2 竹浆纤维改性前后的XRD分析27-28
• 2.3.3 竹浆纤维改性前后的表面形貌分析28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 改性竹浆纤维复合材料的制备及其性能的测试30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 实验部分30-33
• 3.2.1 实验原料30
• 3.2.2 实验主要仪器设备30-31
• 3.2.3 改性前后竹浆纤维与PS复合材料的制备31-32
• 3.2.4 改性前后竹浆纤维与EP复合材料的制备32-33
• 3.2.5 改性前后竹浆纤维与PS、EP复合材料的表征33
• 3.3 结果与讨论33-47
• 3.3.1 改性前后竹浆纤维与PS复合材料的力学性能测试33-39
• 3.3.2 复合材料断裂形貌SEM分析39-40
• 3.3.3 复合材料的TG分析40-41
• 3.3.4 改性前后竹浆纤维与EP复合材料的力学性能测试41-46
• 3.3.5 复合材料断裂形貌SEM分析46-47
• 3.3.6 复合材料的TG分析47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 添加硅烷偶联剂制备竹浆纤维/树脂复合材料49-53
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 实验材料49
• 4.2.2 实验主要仪器设备49-50
• 4.2.3 添加KH-550制备竹浆纤维与PS复合材料50
• 4.2.4 复合材料的表征50-51
• 4.3 结果与讨论51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 5.1 结论53-54
• 5.2 论文的创新点54
• 5.3 展望54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 硕士期间论文发表情况60

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