甘蔗皮纤维/PP复合材料制备及力学行为分析
发布时间：2021-01-14 07:32
甘蔗短纤维复合材料具有复合材料制品相对比重量轻、甘蔗纤维可替代木质资源以及甘蔗纤维来源丰富等优点,是一类很有发展前景的新兴复合材料。其应用范围从汽车、建筑等基础设施领域扩展到如航空航天、船舶制造等新兴行业中,在其应用过程中要求其具备一定的刚度和强度,而在一些特定的场合中要求具有较高的稳定性。因此研究分析其力学性能的重要性不言而喻。本文以农作物甘蔗的外表皮纤维（Sugarcane Bark Fiber,SBF）和聚丙烯（Polypropylene,PP）为原料,采用热压工艺制备了SBF/PP复合材料。在温度为175℃、压力为1MPa条件下、将SBF和PP共混热压15min,保压时间为30min,制备甘蔗皮纤维/PP复合材料。探讨不同甘蔗纤维质量分数与甘蔗纤维粒径对其力学性能的影响。本文的主要研究结果如下:（1）对SBF/PP复合材料进行物理性能测试。结果表明,甘蔗纤维质量分数及甘蔗纤维粒径对复合材料密度影响不大,SBF复合材料密度为0.8g/cm3,SBF复合材料2小时吸水厚度膨胀率及24小时吸水率均与纤维质量分数、纤维粒径有关,当纤维质量分数为20%、粒径为20-40目时,其2小时吸水...
【文章来源】：天津商业大学天津市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1双螺杆挤出机Fig2-1Doublescrewextruder
（a）阴模正面 （b）阴模反面 （c）阳模图 2-2 SBF/PP 复合材料热压模具Fig2-2 Hot pressing die of SBF/PP composite material文采用热压法制备板材，热压的模具见图 2-2（a）（b）（c）。本文所用模具，仅为一个阴模和一个阳模的设计，所设计的板材厚度为 4mm，因此阴模尺m 250mm 34mm，阳模凸起部分尺寸为 30mm。试验前预先估计板材的8g/cm3，根据公式 ρ=m/v 计算得到甘蔗皮/PP 颗粒用量为 240g，但是由于阴的侧面闭合处并不是紧贴合设计，因此具有一定空隙，在估计加料量时需要加料量，笔者经过反复尝试发现在阴模中预加 300g 粒料时模压时制得板材且无明显缺陷，制得可试验用板材质量大约为 256g 左右。模具的阴模采用计，在脱模时需要将模具阴模反面的六角螺钉拧下如图 2-2（b）所示，然后面的 4 个螺钉拧下即可脱模。具的原材料和模具的结构是影响模具设计的主要因素。本文采用的模具原材 号铝型材，其特点为强度及韧性较高，加工性好和耐腐蚀性强，是被广泛
（a）20 目 （b）40 目图 2-4 试验用标准分样筛Fig 2-4 standard sieve for test材料的甘蔗纤维质量分数和甘蔗纤维粒径两个主要组情况如下：表 2-5 试验方案分组情况Table 2-5 Grouping of test scheme5% 10% 15% 1 2 3 5 6 7 9 10 11 13 14 15
【参考文献】：
期刊论文
[1]Digital Image Correlation Using Specific Shape Function for Stress Intensity Factor Measurement[J]. Chunhua Ren,Jia Yang,Xiaochuan Zhang,Hongwei Ji. Transactions of Tianjin University. 2017(02)
[2]中国甘蔗渣综合利用现状分析[J]. 刘洋,洪亚楠,姚艳丽,徐磊,邢淑莲,胡小文,高玉尧. 热带农业科学. 2017(02)
[3]废弃生物质材料的高附加值再利用途径综述[J]. 何玉凤,钱文珍,王建凤,熊玉兵,宋鹏飞,王荣民. 农业工程学报. 2016(15)
[4]PBS/竹粉复合材料的力学性能研究[J]. 付瑶,李壮,曹国喜. 化工新型材料. 2016(04)
[5]甘蔗渣缓冲材料的制备及性能[J]. 计宏伟,郭鑫,郭玉花,王丹丹. 功能材料. 2015(19)
[6]植物纤维增强的生物质复合材料微观机理及力学性能研究[J]. 刘鹏,李方义,李剑峰,郭安福,张传伟,王成钊. 功能材料. 2015(11)
[7]聚合物/甘蔗渣复合材料研究进展[J]. 陈星,朱德钦,生瑜. 纤维素科学与技术. 2014(03)
[8]蔗渣纤维表面改性研究进展[J]. 王冰莹,严志云,周向阳. 广州化工. 2014(09)
[9]硅烷偶联剂对聚乳酸/甘蔗渣复合材料力学性能的影响[J]. 盛雨峰,温变英,胡笑千. 中国塑料. 2012(01)
[10]数字图像相关法在竹纤维材料拉伸试验中的应用[J]. 陈兵,朱洁,白鹏翔,何小元. 工程与试验. 2011(01)
博士论文
[1]改进扩展数字图像相关方法及其应用研究[D]. 张晓川.天津大学 2012
硕士论文
[1]蔗渣改性生物基复合材料的制备与研究[D]. 陆智明.华南理工大学 2012
[2]实验与数值混合法研究植物短纤维复合材料的断裂与增韧行为[D]. 梁冬超.天津大学 2013
[3]随机云杉短纤维增强热塑性复合材料界面对拉伸行为的影响[D]. 许睿.天津大学 2012
[4]随机云杉短纤维增强聚丙烯复合材料力学行为的数值模拟[D]. 王杨.天津大学 2010
[5]振荡筛筛分机理的分析与研究[D]. 付允强.长安大学 2008
[6]植物纤维与废旧聚丙烯复合板材的制备[D]. 李建萍.南京航空航天大学 2007
[7]木材纤维/回收塑料复合材料工艺及性能的研究[D]. 赵行志.北京林业大学 2004
本文编号：2976497
【文章来源】：天津商业大学天津市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1双螺杆挤出机Fig2-1Doublescrewextruder
（a）阴模正面 （b）阴模反面 （c）阳模图 2-2 SBF/PP 复合材料热压模具Fig2-2 Hot pressing die of SBF/PP composite material文采用热压法制备板材，热压的模具见图 2-2（a）（b）（c）。本文所用模具，仅为一个阴模和一个阳模的设计，所设计的板材厚度为 4mm，因此阴模尺m 250mm 34mm，阳模凸起部分尺寸为 30mm。试验前预先估计板材的8g/cm3，根据公式 ρ=m/v 计算得到甘蔗皮/PP 颗粒用量为 240g，但是由于阴的侧面闭合处并不是紧贴合设计，因此具有一定空隙，在估计加料量时需要加料量，笔者经过反复尝试发现在阴模中预加 300g 粒料时模压时制得板材且无明显缺陷，制得可试验用板材质量大约为 256g 左右。模具的阴模采用计，在脱模时需要将模具阴模反面的六角螺钉拧下如图 2-2（b）所示，然后面的 4 个螺钉拧下即可脱模。具的原材料和模具的结构是影响模具设计的主要因素。本文采用的模具原材 号铝型材，其特点为强度及韧性较高，加工性好和耐腐蚀性强，是被广泛
（a）20 目 （b）40 目图 2-4 试验用标准分样筛Fig 2-4 standard sieve for test材料的甘蔗纤维质量分数和甘蔗纤维粒径两个主要组情况如下：表 2-5 试验方案分组情况Table 2-5 Grouping of test scheme5% 10% 15% 1 2 3 5 6 7 9 10 11 13 14 15
【参考文献】：
期刊论文
[1]Digital Image Correlation Using Specific Shape Function for Stress Intensity Factor Measurement[J]. Chunhua Ren,Jia Yang,Xiaochuan Zhang,Hongwei Ji. Transactions of Tianjin University. 2017(02)
[2]中国甘蔗渣综合利用现状分析[J]. 刘洋,洪亚楠,姚艳丽,徐磊,邢淑莲,胡小文,高玉尧. 热带农业科学. 2017(02)
[3]废弃生物质材料的高附加值再利用途径综述[J]. 何玉凤,钱文珍,王建凤,熊玉兵,宋鹏飞,王荣民. 农业工程学报. 2016(15)
[4]PBS/竹粉复合材料的力学性能研究[J]. 付瑶,李壮,曹国喜. 化工新型材料. 2016(04)
[5]甘蔗渣缓冲材料的制备及性能[J]. 计宏伟,郭鑫,郭玉花,王丹丹. 功能材料. 2015(19)
[6]植物纤维增强的生物质复合材料微观机理及力学性能研究[J]. 刘鹏,李方义,李剑峰,郭安福,张传伟,王成钊. 功能材料. 2015(11)
[7]聚合物/甘蔗渣复合材料研究进展[J]. 陈星,朱德钦,生瑜. 纤维素科学与技术. 2014(03)
[8]蔗渣纤维表面改性研究进展[J]. 王冰莹,严志云,周向阳. 广州化工. 2014(09)
[9]硅烷偶联剂对聚乳酸/甘蔗渣复合材料力学性能的影响[J]. 盛雨峰,温变英,胡笑千. 中国塑料. 2012(01)
[10]数字图像相关法在竹纤维材料拉伸试验中的应用[J]. 陈兵,朱洁,白鹏翔,何小元. 工程与试验. 2011(01)
博士论文
[1]改进扩展数字图像相关方法及其应用研究[D]. 张晓川.天津大学 2012
硕士论文
[1]蔗渣改性生物基复合材料的制备与研究[D]. 陆智明.华南理工大学 2012
[2]实验与数值混合法研究植物短纤维复合材料的断裂与增韧行为[D]. 梁冬超.天津大学 2013
[3]随机云杉短纤维增强热塑性复合材料界面对拉伸行为的影响[D]. 许睿.天津大学 2012
[4]随机云杉短纤维增强聚丙烯复合材料力学行为的数值模拟[D]. 王杨.天津大学 2010
[5]振荡筛筛分机理的分析与研究[D]. 付允强.长安大学 2008
[6]植物纤维与废旧聚丙烯复合板材的制备[D]. 李建萍.南京航空航天大学 2007
[7]木材纤维/回收塑料复合材料工艺及性能的研究[D]. 赵行志.北京林业大学 2004
本文编号：2976497
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