协同改性处理对剑麻增强HDPE复合材料力学性能的影响

发布时间：2021-03-05 00:15

　　植物纤维和树脂的界面相容性差一直制约着天然纤维复合材料的发展和应用。分别对剑麻纤维（SF）进行了碱-偶联协同处理和碱-接枝协同处理,并利用双螺杆挤出机制备了SF/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料。观察了剑麻纤维表面以及复合材料断面的微观形貌,表征了改性前后纤维基团的变化,研究了协同改性处理对剑麻纤维及其复合材料力学性能的影响。结果表明,碱-偶联协同处理的改性效果更好,剑麻纤维与HDPE的相容性得到明显改善,复合材料最大拉伸强度和弯曲强度相对于未改性纤维复合材料分别提高18.64%和20.25%。 

【文章来源】：塑料工业. 2020,48(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

剑麻纤维红外光谱图

从图2a可看出，未改性处理的纤维表面覆盖了许多杂质，纤维结构不可见，这些杂质使得剑麻纤维很容易与基体树脂脱黏。图2b显示，经过碱处理后，剑麻纤维表面的杂质基本被清除，纤维结构裸露。这种凹凸的沟槽表面有助于纤维与基体树脂的黏结。图2c为碱-接枝协同处理的剑麻纤维，纤维表面的沟槽变得更细腻，这是因为纤维表面接枝了MMA，并且经过接枝处理后，纤维更松散。图2d为碱-偶联协同处理的剑麻纤维，纤维表面布满了白点，这是由于纤维表面黏结了KH550偶联剂。2.3 单根纤维拉伸强度

2.5 复合材料弯曲强度协同改性处理同样有助于提高SF/HDPE复合材料的弯曲强度。如图4所示，在纤维添加量相同时，碱-偶联协同处理纤维复合材料的弯曲强度最大，其次为碱-接枝协同处理和碱处理纤维复合材料，最小的为未改性纤维复合材料。在纤维添加量为12%时，各组复合材料的弯曲强度均达到最大值，未改性纤维复合材料弯曲强度为22.57 MPa，碱处理纤维复合材料的为24.18 MPa，相较于未改性的提高了7.13%;碱-接枝协同处理纤维复合材料的为26.25 MPa，相较于未改性的提高了16.30%;碱-偶联协同处理纤维复合材料的为27.14 MPa，相较于未改性的提高了20.25%。其原因在于，碱-接枝协同处理和碱-偶联协同处理很大程度的改善了剑麻纤维与HDPE之间的界面相容性，使得纤维均匀分散于HDPE中，并且界面粘接牢固。同时，受加工过程中流动影响，剑麻纤维在流动方向的取向度高，如同一根根骨架排布在复合材料中，承受横向压力。因此复合材料的弯曲强度有较大的提升。未改性的纤维与HDPE界面相容性差，容易团聚，产生应力集中点，因此弯曲强度增加不明显。

【参考文献】：
硕士论文
[1]可生物降解PBS/剑麻纤维复合材料的制备及性能研究[D]. 付晓雷.郑州大学 2015



本文编号：3064200