劍麻纖維的表面改性及其劍麻纖維-聚合物復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、本論文采用堿處理、蒸汽爆破處理、接枝處理對劍麻纖維(SF)進行表面改性，采用滴定分析技術(shù)、FTIR、TG、DSC、WAXD、SEM等手段對改性后的SF進行結(jié)構(gòu)表征。采用輥煉、模壓成型方法制備了劍麻纖維/玻璃纖維/不飽和聚酯(SF/GF/UP)、劍麻纖維/玻璃纖維/酚醛樹脂(SF/GF/PF)兩種復(fù)合材料，采用材料的靜態(tài)力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)性能、等研究方法，研究了SF的含量、處理方式對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。 得出以下結(jié)論：

2、 (1)改性SF的紅外光譜分析結(jié)果表明，纖維與馬來酸酐已成功發(fā)生接枝反應(yīng)；滴定分析結(jié)果表明，纖維長度在0～5mm范圍時，接枝效果較為理想，特別是經(jīng)蒸汽爆破處理后，接枝率比未處理時提高了1倍多。改性后纖維的熱穩(wěn)定性有一定程度的提高，但接枝改性對纖維表觀結(jié)晶度的提高沒有貢獻。SEM觀察說明，蒸汽爆破處理使纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化，比表面積增大，活性增強，有利于酯化反應(yīng)的進行。 (2)力學(xué)性能測試結(jié)果表明，SF的含量對SF/GF/U

3、P復(fù)合材料性能有一定的影響。隨著SF用量的增大，復(fù)合材料的比強度和比模量呈增加的趨勢，而沖擊強度和彎曲強度則有一定程度的下降。當SF與GF質(zhì)量比為1:1時，與未加SF的材料相比，磨損體積減少了48.2％，表觀分解溫度提高了近26℃，而最終殘留量則減少了10.2％。但SF含量對復(fù)合材料線膨脹系數(shù)和硬度影響較小，而隨著SF用量的增加，復(fù)合材料的吸水量也逐漸增加，耐水性變差。流變性能測試結(jié)果說明，復(fù)合材料熔體屬于非牛頓型流體，呈現(xiàn)“剪切變稀”

4、現(xiàn)象。 (3)SF的處理方式對SF/GF/UP復(fù)合材料性能有較大的影響。測試結(jié)果表明，含蒸汽爆破處理后接枝SF的復(fù)合材料，其比強度和比模量最高，分別達到33.05 MPa·cm<'3>/g，4475.37 MPa·cm<'3>/g。同時，與未處理纖維復(fù)合材料相比，沖擊強度提高了16％，磨損體積減少了71.6％，表觀分解溫度提高了近20℃，但對復(fù)合材料的最終殘留量影響很小。此種復(fù)合材料擁有較小的線膨脹系數(shù)和吸水量，但剛性較大，流動

5、性能下降。 (4)SF的含量對SF/GF/PF復(fù)合材料性能也有較顯著的影響。當SF與GF質(zhì)量比為1:1時，復(fù)合材料的沖擊強度為5.77KJ/m<'2>，磨損體積為2.0mm<'3>，與未加SF時相比，沖擊強度提高了25％，而磨損體積則減少66.1％，耐磨性能大大提高。DMA測試結(jié)果表明，復(fù)合材料的損耗峰向高溫方向發(fā)生移動，比未加入SF時約提高了12℃。同時，低溫損耗峰強度下降，復(fù)合材料的耐寒性能提高。但SF含量對復(fù)合材料硬度影響