苎麻/聚乳酸复合材料的制备、性能优化及热水老化研究

发布时间：2021-06-14 19:33

　　天然植物纤维具有价廉质轻、可再生可自然降解以及较好的力学性能等优点,因此具有良好的工业应用前景。以天然植物纤维为增强材,生物降解树脂作为基材,开发出环境友好、可自然降解的绿色复合材料,已经成为代替现有玻纤增强复合材料的有力选择。本文以苎麻纤维增强聚乳酸复合材料为对象,从界面性能改善、界面湿热老化监测及成型制备工艺优化等几个方面,开展了系统的表征、分析和研究。首先,本文采用水和不同浓度的碱液对苎麻纤维进行表面处理,以探讨不同处理方式对苎麻纤维表面性能的影响,并对处理前后的苎麻纤维进行表征,开展了包括表面形貌的观察、红外光谱测试、结晶度分析和单纤维拉伸强度的测试。结果表明,水处理和碱液处理都去除了纤维表面的部分杂质,对表面形貌和性能产生一定影响。苎麻纤维经水处理和5%NaOH溶液处理后表面光洁,大部分杂质都被除去;经10%NaOH溶液处理后,纤维表面部分光洁,部分粗糙且出现残余表层,由XRD测试可知,苎麻纤维的晶体结构类型发生了改变。力学性能测试结果表明,苎麻纤维经过表面处理后,拉伸强度均显著增强。水处理后纤维拉伸强度相比于未处理时增加了52%,5%NaOH溶液处理后纤维强度增加了30%,... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 天然纤维增强复合材料
        1.2.1 天然纤维
        1.2.2 天然纤维增强复合材料的研究进展和应用
            1.2.2.1 汽车领域
            1.2.2.2 建筑领域
            1.2.2.3 其他领域
    1.3 天然纤维增强复合材料界面
        1.3.1 界面处理
        1.3.2 界面微观力学性能研究
    1.4 天然纤维增强复合材料的成型工艺
        1.4.1 注射成型
        1.4.2 层压成型
        1.4.3 树脂传递模塑成型
    1.5 复合材料湿热老化性能研究
        1.5.1 复合材料湿热老化原理
        1.5.2 复合材料湿热老化研究进展
    1.6 苎麻纤维增强复合材料
        1.6.1 基体
        1.6.2 增强体
    1.7 本课题的研究目的和意义
    1.8 本课题研究的主要内容
第二章 苎麻纤维的表面处理及性能优化
    2.1 引言
    2.2 实验
        2.2.1 材料
        2.2.2 纤维表面处理
            2.2.2.1 水处理
            2.2.2.2 碱液处理
        2.2.3 扫描电镜分析（SEM）
        2.2.4 傅里叶全反射变换红外光谱测试（FT-IR）
        2.2.5 X射线衍射分析（XRD）
        2.2.6 单纤维拉伸强度测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 表面形态
        2.3.2 傅里叶全反射变换红外光谱分析
        2.3.3 纤维结晶度
        2.3.4 单纤维拉伸强度
    2.4 本章小结
第三章 苎麻增强PLA复合材料的界面性能及老化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 材料
        3.2.2 纤维表面处理
        3.2.3 微滴包埋苎麻纤维制作
        3.2.4 微滴包埋抽拔实验
        3.2.5 微复合材料表面形态分析（SEM）
        3.2.6 热水老化实验
            3.2.6.1 水处理后苎麻/PLA的热水老化实验
            3.2.6.2 碱液处理后苎麻/PLA的热水老化实验
        3.2.7 热水老化实验后微滴包埋抽拔实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 界面剪切力测试
        3.3.2 微复合材料表面形态
        3.3.3 热水老化对苎麻/PLA界面粘结强度的影响
    3.4 本章小结
第四章 苎麻增强PLA复合材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 材料
        4.2.2 复合材料制备方法
            4.2.2.1 复合材料成型工艺参数的确定
            4.2.2.2 复合材料制备的工艺流程
        4.2.3 织物水处理后循环往复拉伸预处理
        4.2.4 复合材料力学性能测试
            4.2.4.1 拉伸性能测试
            4.2.4.2 弯曲性能测试
        4.2.5 扫描电镜分析
        4.2.6 纤维结晶取向测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 苎麻/PLA复合材料力学性能
            4.3.1.1 复合材料的拉伸性能
            4.3.1.2 复合材料的弯曲性能
        4.3.2 苎麻/PLA复合材料微观形貌
        4.3.3 纤维结晶取向结构
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
硕士期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]天然纤维用于生物基复合材料界面改性研究进展[J]. 杨长龙,杨栋磊,杨强,李玥,支朝晖.  塑料科技. 2014(03)
[2]湿热老化对T700/3234复合材料力学性能影响研究[J]. 高禹,代小杰,卢少微,包建文,郭杨,董尚利.  航空制造技术. 2013(04)
[3]纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征[J]. 秦文贞,于俊荣,贺建强,陈蕾,诸静,胡祖明.  高分子通报. 2013(02)
[4]天然植物纤维复合材料界面改性研究进展[J]. 马玉峰,张伟,王春鹏,储富祥.  材料导报. 2011(19)
[5]复合材料液体模塑成型工艺研究现状[J]. 刘兆麟,程灿灿.  山东纺织科技. 2011(02)
[6]国内外天然纤维增强复合材料的技术进展[J]. 芦长椿.  纺织导报. 2011(03)
[7]苎麻纤维复合材料及其应用[J]. 彭丹,孙义明,杨力行.  化工新型材料. 2011(02)
[8]天然纤维增强复合材料力学性能及其应用[J]. 李岩,罗业.  固体力学学报. 2010(06)
[9]表面处理方法对植物纤维增强高分子基复合材料性能的影响评述[J]. 解英,吴宏武.  化工进展. 2010(07)
[10]天然纤维复合材料中化学方法处理纤维的进展[J]. 赵梓年,王立多.  塑料. 2009(01)



本文编号：3230195