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1、天然植物纖維/不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景,受到越來(lái)越多的關(guān)注。但植物纖維與不飽和聚酯樹(shù)脂相容性較差,界面結(jié)合力弱,且纖維極易吸水,尚無(wú)法滿(mǎn)足一些應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求。因此,本文對(duì)竹纖維表面化學(xué)改性處理及其對(duì)復(fù)合材料界面結(jié)合與性能的影響進(jìn)行研究,以期為竹纖維/不飽和聚酯復(fù)合材料的制備與應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
對(duì)竹粉和竹原纖維的形態(tài)和化學(xué)組分進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果顯示:竹粉的長(zhǎng)度主要分布在0.1~0.7mm區(qū)間,寬度主要分布
2、在20~220μm區(qū)間;竹原纖維的長(zhǎng)度主要分布在10~30mm區(qū)間,寬度主要分布在40~190μm區(qū)間。竹粉和竹原纖維的長(zhǎng)寬比差異較大,竹粉長(zhǎng)寬比主要分布在1.5~10.5區(qū)間,而竹原纖維主要分布在40~280區(qū)間。竹粉的纖維素、聚戊糖、木質(zhì)素含量分別為:37.3%、20.1%和24.5%;竹原纖維的纖維素、聚戊糖、木質(zhì)素含量分別為:65.6%、17.1%和11.5%。竹粉和竹原纖維形態(tài)與化學(xué)成分的差異是導(dǎo)致復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能差異的主
3、要原因。
采用平板模壓成型方法制備竹粉/不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料,以正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化制備工藝參數(shù),得出最佳工藝組合為:竹粉用量100g、熱壓溫度160°C、熱壓時(shí)間20min、引發(fā)劑用量7g、促進(jìn)劑用量0.5g、稀釋劑用量1g。以甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯(IEM)為改性劑、二月桂酸二丁基錫為催化劑對(duì)竹粉進(jìn)行表面處理,制備改性竹粉增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料,結(jié)果表明:竹粉經(jīng) IEM改性后,復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提高。當(dāng)IEM用量為竹粉
4、絕干質(zhì)量的5%時(shí),復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值,與對(duì)照相比分別提高了38.3%和36.8%,而彎曲模量和沖擊強(qiáng)度無(wú)顯著變化。隨著 IEM用量的增加,復(fù)合材料耐水性提高。
以 IEM為改性劑,二月桂酸二丁基錫為催化劑處理竹原纖維,依據(jù)優(yōu)化的工藝參數(shù)制備改性竹原纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料,測(cè)定其力學(xué)性能和吸水性。結(jié)果表明:竹原纖維經(jīng) IEM改性后,復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高。當(dāng)IEM用量為竹原纖維絕干質(zhì)量的3%時(shí),復(fù)合
5、材料的拉伸強(qiáng)度最大,與對(duì)照相比提高了53.5%;當(dāng)IEM用量為竹原纖維絕干質(zhì)量的5%時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量最大,與對(duì)照比較分別提高了38.9%和25.9%。隨著IEM用量的增加,復(fù)合材料耐水性顯著提高。
采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察竹纖維/不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的拉伸斷面微觀形貌,結(jié)果表明:竹粉和竹原纖維經(jīng) IEM改性后均被基體樹(shù)脂很好地包覆,與對(duì)照相比,改性后的纖維與樹(shù)脂界面結(jié)合較好。采用傅里葉紅外光譜(FT-
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