硫磺混凝土用聚丙烯纤维料的制备及性能研究

发布时间：2017-08-23 01:09

  本文关键词：硫磺混凝土用聚丙烯纤维料的制备及性能研究

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【摘要】：硫磺混凝土是一种性能独特的热塑冷固性复合材料,具有巨大的开发应用前景。本文通过向硫磺混凝土中掺入改性聚丙烯纤维的方法,解决其抗裂性能较差的固有缺点并进一步提高其力学强度。通过对聚丙烯纤维材料进行复合改性研究,制备出改性聚丙烯纤维,为提高改性纤维中的填充硫磺与聚丙烯之间的相容性,采用熔融接枝法制备了相容剂硫磺接枝聚丙烯(PP-g-S)。(1)采用熔融接枝法制备了改性聚丙烯纤维用的相容剂PP-g-S,采用FTIR,1H-NMR、接枝率对该相容剂进行表征;讨论了相容剂对改性聚丙烯纤维材料的影响,硫磺用量对改性聚丙烯纤维材料的加工流变行为、结晶结构和形貌的影响。实验表明在180℃下熔融密炼30min制得的相容剂接枝率最高为1.79%。用制备出的相容剂改性PP,制得的PP/PP-g-S/S复合改性纤维材料,其力学性能和硫磺的分散性都有明显改善。随着硫磺用量的增加,PP/PP-g-S/S改性纤维材料的熔融指数呈逐渐降低的趋势,复数黏度(η*)逐渐增大,熔体呈假塑性流体特征;硫磺和相容剂的加入还使PP/PP-g-S/S复合材料结晶度达到56.93%,由偏光显微镜图片知硫起到了一定的诱导成核的作用。(2)采用改性纤维材料的最佳配方进行熔融纺丝制得了改性PP纤维,再将纺制的纤维短切、掺入硫磺混凝土中进行增强阻裂研究。实验表明:改性后的纤维表面明显均匀附着有一些硫磺颗粒,掺入2wt%的10mm短切纤维增强硫磺混凝土达到了最佳的抗压强度、抗折强度。对纤维增强硫磺混凝土的拔拉破坏模型和破坏机理进行了探讨,并用拔拉实验和纤维混凝土断面扫描电镜验证了改性纤维与硫磺混凝土间亲和性较好,界面粘附牢固。
【关键词】：硫磺混凝土 纤维混凝土 聚丙烯接枝硫磺 聚丙烯纤维
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528;TQ342.62
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 硫磺混凝土国内外研究现状10-13
• 1.2.1 硫磺混凝土的发展及其改性研究10-12
• 1.2.2 改性硫磺混凝土的发展现状12-13
• 1.3 纤维增强混凝土的作用机理研究13-15
• 1.3.1 纤维间距理论13-14
• 1.3.2 复合材料力学理论14-15
• 1.4 改性聚丙烯纤维的发展现状15-20
• 1.4.1 聚丙烯及聚丙烯纤维概述15-16
• 1.4.2 聚丙烯纤维的应用16
• 1.4.3 聚丙烯纤维的改性16-17
• 1.4.4 聚丙烯纤维改性方法17-19
• 1.4.5 改性含硫聚丙烯纤维的相容剂制备19-20
• 1.5 课题研究目的意义及研究的内容20-22
• 1.5.1 课题研究目的意义20
• 1.5.2 主要研究内容20-21
• 1.5.3 本课题的主要创新点21-22
• 第2章 含硫聚丙烯纤维材料的改性研究22-45
• 2.1 前言22-23
• 2.2 实验部分23-27
• 2.2.1 实验主要原料23
• 2.2.2 实验主要仪器设备23-24
• 2.2.3 实验方案及样品制备24-25
• 2.2.4 测试与结构表征25-27
• 2.3 结果与讨论27-44
• 2.3.1 相容剂PP-g-S的反应机理27-28
• 2.3.2 相容剂PP-g-S的制备与表征28-31
• 2.3.3 相容剂PP-g-S对改性聚丙烯复合材料的影响31-33
• 2.3.4 硫磺用量对PP/PP-g-S/S改性纤维材料的加工流变行为的影响33-37
• 2.3.5 硫磺对PP/PP-g-S/S复合纤维料的结晶性能和形貌的影响37-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第3章 改性PP纤维的制备及增强硫磺混凝土的研究45-60
• 3.1 引言45
• 3.2 实验部分45-51
• 3.2.1 实验主要原料45-46
• 3.2.2 实验主要仪器46
• 3.2.3 实验样品的制备46-48
• 3.2.4 纤维增强硫磺混凝土实验操作注意事项48-49
• 3.2.5 测试与表征49-51
• 3.3 结果与讨论51-59
• 3.3.1 纺丝温度对单丝纤维可纺性的影响51-52
• 3.3.2 改性前后纤维的形貌对比分析52
• 3.3.3 改性纤维对硫磺混凝土力学性能的影响52-54
• 3.3.4 纤维增强硫磺混凝土的拔拉模型及破坏机理探讨54-58
• 3.3.5 纤维与硫磺混凝土的界面作用形貌58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 全文总结与展望60-62
• 展望61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-69
• 附录69

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本文编号：722095