玻璃纤维和石墨对HDPE基木塑复合材料综合性能的影响

发布时间：2017-04-24 11:03

  本文关键词：玻璃纤维和石墨对HDPE基木塑复合材料综合性能的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木塑复合材料(WPC)有众多优点,但我国的WPC产品在应用方面还存在一定的局限性和缺陷,例如：多数的木塑产品主要应用于户外,存在耐热性不佳、热膨胀系数大、耐摩擦性能较差等缺陷,在一定程度上影响了其应用。为了改善上述局限性和缺陷,同时降低WPC的生产成本和增强代替木制品的优势,本文向木塑复合材料中添加了玻璃纤维以提高其综合性能,添加石墨和玻璃纤维以赋予其抗静电性能和良好的综合性能,探讨了玻璃纤维含量以及不同比例的石墨和玻璃纤维对高密度聚乙烯(HDPE)基复合材料性能的影响规律及作用机制。首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉或水稻秸秆粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维或不同配比的石墨和玻璃纤维；然后,采用热压成型工艺制备了HDPE基木塑复合材料；最后,考察了玻璃纤维含量或者石墨和玻璃纤维对复合材料电学性能、力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌,利用三维表面轮廓仪观测磨损表面粗糙度。主要研究结果如下：(1)玻璃纤维含量对竹粉/HDPE复合材料性能的影响当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了23.54%和19.41%；在30～60℃温度范围内,复合材料长度、宽度方向的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增大而明显减小；相同含量玻璃纤维的复合材料线膨胀系数随温度的升高而逐步增大；在N_2气氛下,随玻璃纤维含量的,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。(2)石墨和玻璃纤维对水稻秸秆/HDPE复合材料性能的影响石墨和玻璃纤维配比达8：7时,材料内部开始形成导电通路,当石墨和玻璃纤维的配比为8：7-14：1时,材料为静电耗散材料,同时其表面摩擦静电在0V小幅波动；随着石墨用量的增加和玻璃纤维用量的减少,材料的摩擦系数呈不断减小的趋势,而其导热系数则不断的增大,当石墨和玻璃纤维的比例为14：1时,复合材料的导热系数最大,比未添加石墨时增加了138%；当石墨和玻璃纤维的配比为10：5时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达最大值；30℃-70℃条件下,水稻秸秆粉/HDPE复合材料的长度、宽度方向上线膨胀系数随着石墨用量的不断增加和玻璃纤维用量的不断减少呈先减小后增加再减小的趋势,其中当石墨和玻璃纤维的比例为8：7时,复合材料的热膨胀系数最小,同时,同一组分的材料的线膨胀系数随温度的增加而增大。石墨和玻璃纤维的配比为0：15或8：7的水稻秸秆粉/HDPE复合材料产品适用于人流量大的场所地面铺装,如公园、步行街等场所的地板；石墨和玻璃纤维的配比为10：5的水稻秸秆粉/3DPE复合材料产品适用于抗静电场所的地面铺装,如微机室、电子产品、纺织产品等场所。
【关键词】：木塑复合材料 玻璃纤维 石墨 热学性能 抗静电性能 摩擦磨损性能
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 玻璃纤维和石墨改性木塑复合材料的研究现状11-20
• 1.2.1 玻璃纤维改性木塑复合材料的研究现状11-16
• 1.2.2 玻璃纤维对HDPE改性的研究现状16-17
• 1.2.3 石墨改性复合材料的研究现状17-19
• 1.2.4 玻璃纤维和石墨复合填料改性木塑复合材料的研究现状19-20
• 1.3 研究目的及意义20
• 1.4 研究内容及技术路线20-21
• 1.4.1 玻璃纤维对HDPE基木塑复合材料综合性能的影响及其作用机理研究20-21
• 1.4.2 玻璃纤维和石墨复合填料对HDPE基木塑复合材料综合性能的影响及其作用机理研究21
• 1.4.3 技术路线21
• 2 玻璃纤维对竹粉/HDPE复合材料性能的影响21-33
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验材料与方法22-24
• 2.2.1 原材料22
• 2.2.2 主要仪器设备22
• 2.2.3 木粉处理及木塑复合材料的制备22-23
• 2.2.4 性能测试与表征23-24
• 2.3 结果与讨论24-32
• 2.3.1 力学性能24-27
• 2.3.2 热学性能27-29
• 2.3.3 摩擦磨损性能29-32
• 2.4 小结32-33
• 3 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE木塑复合材料性能的影响33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 实验材料与方法33-36
• 3.2.1 原材料33-34
• 3.2.2 主要设备34
• 3.2.3 水稻秸秆粉表面预处理34
• 3.2.4 HDPE基复合材料的制备34-35
• 3.2.5 性能测试与表征35-36
• 3.3 结果与分析36-47
• 3.3.1 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE复合材料导电性能的影响36-37
• 3.3.2 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE复合材料摩擦学性能的影响37-40
• 3.3.3 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE复合材料力学性能的影响40-44
• 3.3.4 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE复合材料导热性能的影响44-45
• 3.3.5 石墨和玻璃纤维对水稻秸秆粉/HDPE复合材料热稳定性的影响45-47
• 3.4 小结47
• 4 总结与展望47-49
• 4.1 总结47-48
• 4.2 展望48-49
• 参考文献49-57
• 致谢57-58
• 攻读硕士学位期间发表论文58

【参考文献】

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本文编号：324048