利用玄武巖纖維改善WF-HDPE木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能.pdf

1、木塑復(fù)合材料主要由木質(zhì)纖維與塑料構(gòu)成，兼具一系列木材和塑料的特性。作為一種可有效提高資源利用率的綠色環(huán)保材料，近些年來在越來越多的場(chǎng)合得到應(yīng)用。但由于其力學(xué)強(qiáng)度的不足，限制了木塑復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到單純的木纖維、塑料二元復(fù)合體系的不足，開始將增強(qiáng)纖維引入到木塑復(fù)合材料領(lǐng)域。
　　近年，隨著生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展，玄武巖纖維作為一種性價(jià)比優(yōu)越的新興高強(qiáng)纖維，開始越來越多的得到人們的重視，在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文針對(duì)木塑復(fù)合材料

2、存在的不足，將玄武巖纖維引入到木塑復(fù)合材料中，針對(duì)纖維形態(tài)與界面結(jié)合問題開展一系列的實(shí)驗(yàn)與研究。
　　(1)通過將不同長(zhǎng)度與含量的玄武巖纖維分別添加到木纖維(WF)/高密度聚乙烯(HDPE)復(fù)合材料中，研究纖維長(zhǎng)度與含量對(duì)復(fù)合材料性能的影響，結(jié)果表明:添加玄武巖纖維有利于改善WF/HDPE復(fù)合材料的力學(xué)性能。長(zhǎng)纖維由于在受力破壞時(shí)能更多地消耗功和分散應(yīng)力，體現(xiàn)出較好的增強(qiáng)效果，大部分情況下6mm纖維的增強(qiáng)效果與9mm纖維接近，對(duì)彎

3、曲強(qiáng)度和拉伸模量的改進(jìn)略強(qiáng);復(fù)合材料的性能會(huì)隨著纖維含量的提高而增加，但含量提高到12％時(shí)，由于纖維集聚分散不均，除拉伸強(qiáng)度外均有不同幅度的下降;未處理的玄武巖纖維與樹脂基體的結(jié)合比較差，受外力作用時(shí)容易與樹脂基體剝離，繼而被拔出。
　　(2)利用氨基硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑(YGO-1203)兩種偶聯(lián)劑對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行表面改性處理，制備得到改性纖維增強(qiáng)的木塑復(fù)合材料。電鏡和紅外測(cè)試表明:偶聯(lián)劑與玄武巖纖維產(chǎn)生

4、的化學(xué)反應(yīng)，偶聯(lián)劑在纖維表面附著形成了偶聯(lián)劑層，改善了纖維與樹脂基體的界面結(jié)合。力學(xué)測(cè)試顯示:KH-550改性的纖維提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，而YGO-1203提高了復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度。但實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)對(duì)纖維的改性處理還存在不足，有待進(jìn)一步提高。纖維含量為4％時(shí)復(fù)合材料可取得較好的力學(xué)性能。
　　(3)為進(jìn)一步改善纖維與基體的相容性，使纖維表面接枝更多的相容劑，采用食人魚(Piranha)溶液對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行表面活化處理，