纤维素颗粒机械/化学法改性及其增强聚丙烯复合材料的性能研究

发布时间：2023-06-08 19:43

　　天然纤维增强聚合物复合材料在许多领域具有重要的工业应用价值,但增强纤维的加工分散困难和复合材料界面相容性差一直是限制其在高附加值领域应用的主要因素。工业生产的纤维素纤维表面具有强极性,容易发生纤维团聚,传统挤出共混的加工方法无法有效地获得纤维分散均匀的高性能复合材料。本研究提出采用机械球磨的方法,对纤维素纤维进行一步式粉碎、活化以及表面改性,提高纤维增强聚合物复合材料的加工分散性能和界面相容性,进而提升复合材料的综合性能。具体方法为:采用球磨法对蓬松团聚的长纤维素纤维进行处理,在减小纤维尺寸的同时,破坏或减弱纤维素分子间和分子内的氢键连接,降低纤维素的结晶度;在球磨过程中,利用机械/化学反应对纤维素颗粒表面进行改性,将改性后的纤维素颗粒与聚丙烯进行熔融共混、造粒,然后注塑成型,对样品的加工性能、结晶性能和力学性能进行表征。具体的研究方法及结果如下:(1)研究球磨法对团聚的长纤维进行粉碎、活化处理过程中参数对球磨纤维素颗粒的影响。分析球磨过程中的球磨时间、球磨转速、填料质量比、磨球大小及纤维素含水率等参数对球磨后的纤维素颗粒的粒径、形貌、表面积、结晶度、热稳定性和球磨能耗效率等的影响。球...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 天然纤维增强复合材料概述
        1.2.1 木质纤维素纤维
        1.2.2 界面性能
        1.2.3 纤维素化学结构及其可及性
        1.2.4 聚合物基体
    1.3 天然纤维增强复合材料的问题与不足
        1.3.1 主要问题
        1.3.2 研究现状与不足
    1.4 机械/化学法
    1.5 研究目的意义,内容和创新点
        1.5.1 目的意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 本文的创新点
2 球磨法粉碎制备纤维素颗粒
    2.1 引言
    2.2 实验原料和方法
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 球磨参数研究
        2.2.3 球磨后纤维素颗粒表征
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 球磨时间对球磨纤维素颗粒尺寸的影响
        2.3.2 球磨转速对球磨纤维素颗粒尺寸的影响
        2.3.3 球料质量比对球磨纤维素颗粒尺寸的影响
        2.3.4 磨球直径及组合对球磨纤维素颗粒尺寸的影响
        2.3.5 纤维素含水率对球磨纤维素颗粒尺寸的影响
        2.3.6 纤维形貌分析
        2.3.7 XRD结果分析
        2.3.8 拉曼谱图分析
        2.3.9 热稳定性分析
        2.3.10 比表面积及能耗分析
    2.4 本章小结
3 纤维素颗粒增强聚丙烯复合材料
    3.1 引言
    3.2 实验原料和方法
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 复合材料制备
        3.2.3 填料特征分析
        3.2.4 流变行为分析
        3.2.5 结晶行为分析
        3.2.6 拉伸性能分析
        3.2.7 复合材料断面形貌分析
        3.2.8 吸水性检测
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 纤维素颗粒特点分析
        3.3.2 加工流变分析
        3.3.3 结晶行为分析
        3.3.4 力学性能分析
        3.3.5 扫描电子显微镜
        3.3.6 吸水率分析
    3.4 本章小结
4 机械/化学法混酐改性纤维素颗粒
    4.1 引言
    4.2 实验原料和方法
        4.2.1 原料
        4.2.2 乙酸/油酸混合酸酐的制备
        4.2.3 混合酸酐纤维素酯的制备
        4.2.4 液相色谱分析
        4.2.5 红外分析
        4.2.6 核磁共振分析
        4.2.7 纤维素酯化反应取代度计算
        4.2.8 热重分析
        4.2.9 接触角
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 混合酸酐制备反应
        4.3.2 混合纤维素酯的制备
        4.3.3 热稳定性分析
        4.3.4 球磨时间对纤维素酯化反应的影响
        4.3.5 摩尔比对纤维素酯化反应的影响
        4.3.6 接触角分析
    4.4 本章小结
5 混酐改性纤维素颗粒增强聚丙烯复合材料
    5.1 引言
    5.2 实验原料和方法
        5.2.1 原料及方法
        5.2.2 转矩流变仪检测
        5.2.3 旋转流变仪检测
        5.2.4 差式扫描量热分析
        5.2.5 力学性能检测
        5.2.6 复合材料断面形貌分析
        5.2.7 吸水性检测
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 加工流变性能分析
        5.3.2 结晶行为分析
        5.3.3 力学性能分析
        5.3.4 界面形貌分析
        5.3.5 吸水率分析
    5.4 本章小结
6 纤维素基β晶成核剂的机械/化学法制备及其对聚丙烯复合材料性能的影响
    6.1 引言
    6.2 实验原料和方法
        6.2.1 实验原料
        6.2.2 样品改性及复合材料制备
        6.2.3 红外分析
        6.2.4 核磁共振分析
        6.2.5 热重分析
        6.2.6 差式扫描量热分析
        6.2.7 力学性能检测
        6.2.8 偏光显微镜
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 成核剂合成
        6.3.2 热稳定性分析
        6.3.3 结晶行为分析
        6.3.4 XRD结果分析
        6.3.5 成核机理分析
        6.3.6 力学性能分析
        6.3.7 晶体形貌分析
        6.3.8 非等温结晶热动力学分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
附件



本文编号：3832369