苎麻织物铺层设计及化学改性对复合材料力学及界面性能影响

发布时间：2021-08-10 02:10

　　为了提升复合材料的力学性能以及界面结合效果,通过对不同铺层角度的不饱和聚酯树脂/苎麻织物（UPR/苎麻）复合材料力学性能进行研究,从0o,±45o和90o的角度组合中选择了最佳铺层设计方案;利用碱处理、硅烷偶联剂处理以及碱+硅烷偶联剂联合处理分别对苎麻织物表面进行化学改性,研究改性处理对复合材料的层间剪切性能和吸水性能的影响,表征苎麻与UPR之间的界面结合情况。结果表明,当UPR/苎麻复合材料中苎麻织物为沿90o纬向铺层时力学性能最优,拉伸、弯曲和剪切强度分别比0o经向铺层的复合材料提高了42.7%,34.3%,27.1%。碱处理和偶联剂处理占纤维织物的质量分数分别是1%,3%。碱处理+偶联剂联合处理复合材料的层间剪切性能比未处理、单独碱处理和单独偶联剂处理分别提高了23.6%,26.0%,10.7%。在浸泡96 h后,联合改性复合材料的吸水率最小,较未处理、单独碱处理和单独偶联剂处理的复合材料降低了28.5%,23.2%,16.2%。 

【文章来源】：工程塑料应用. 2020,48(07)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

苎麻织物的角度方向示意图

碱处理苎麻纤维的目的是去除纤维表面的半纤维素、果胶、杂质等小分子物质,并使得纤维表面因出现了沟槽和裂纹而变得粗糙[13]。未处理纤维和碱处理后纤维的SEM照片如图3所示。未处理纤维上的杂质较多,影响纤维与树脂的直接接触。纤维经过碱处理后,杂质被基本去除,且表面沟壑增加,提高了纤维的比表面积,增加了树脂浸润纤维的通道,理论上有利于纤维与树脂的接触。碱处理后苎麻纤维的FTIR谱图如图4所示。—OH基团的吸收峰出现在3?332 cm–1处,碱处理后的波峰面积相对增加。由图4可知,碱处理苎麻纤维表面除纤维素外的小分子物质被去除。1?492 cm–1处是C=O的伸缩振动吸收峰,属于半纤维素的特征吸收峰;木质素中特有的C—O伸缩振动吸收峰在1?243 cm–1处。碱处理后苎麻纤维半纤维素和木质素的红外光透过率提高,其特征峰的强度减弱,说明碱处理对半纤维素和木质素确实有去除作用。经过碱处理后苎麻纤维没有出现新的波峰,说明碱处理只对苎麻纤维表面进行物理处理。

碱处理后苎麻纤维的FTIR谱图如图4所示。—OH基团的吸收峰出现在3?332 cm–1处,碱处理后的波峰面积相对增加。由图4可知,碱处理苎麻纤维表面除纤维素外的小分子物质被去除。1?492 cm–1处是C=O的伸缩振动吸收峰,属于半纤维素的特征吸收峰;木质素中特有的C—O伸缩振动吸收峰在1?243 cm–1处。碱处理后苎麻纤维半纤维素和木质素的红外光透过率提高,其特征峰的强度减弱,说明碱处理对半纤维素和木质素确实有去除作用。经过碱处理后苎麻纤维没有出现新的波峰,说明碱处理只对苎麻纤维表面进行物理处理。苎麻织物作为增强体,纤维与树脂的结合是纱线整体甚至是织物整体的结合形式,因此采用层间剪切强度来宏观地表示UPR/苎麻复合材料层与层之间的粘接强度[18],从而表示复合材料的界面性能。图5为不同碱含量改性UPR/苎麻复合材料层间剪切强度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]竹纤维/聚乳酸复合材料界面调控[J]. 李新功,郑霞,吴义强.  复合材料学报. 2012(04)



本文编号：3333243