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《东北林业大学》 2007年 博士论文
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亚麻极短纤维复合材料成型工艺与造型研究

宗明明  
【摘要】: 本论文通过对亚麻极短纤维复合材料制备原理、工艺与艺术表现的研究,探索了亚麻极短纤维复合材料在造型艺术领域中的应用。在艺术创作过程中,艺术造型材料是审美信息的转化和传递的载体。本文从现代生活方式的需要出发,将亚麻极短纤维与聚合物复合的材料作为承载主体,挖掘其潜质,运用重组、重构等宏观方法,从材质特性、成型工艺、结构造型、染色、后处理等几个方面,利用现有技术条件,采用传统工艺和现代科学方法,改变材料外观特征,进行了亚麻极短纤维复合材料的造型设计、色彩设计和肌理研究。 建立了偏高岭土的分子结构单元模型,以及地质聚合物的活性聚合模型。研究了亚麻极短纤维复合材料抗压强度的影响因素。运用现代测试手段,对亚麻极短纤维复合材料的反应过程、反应产物的种类、以及地质聚合物反应产物结构演变过程进行分析,以建立亚麻极短纤维复合材料的艺术表现理论。 本文对煅烧高岭土脱水过程进行了试验研究,利用DTA、XRD分析测试了相关数据,对偏高岭土的活性进行了分析;试验确定的偏高岭土具有高活性的适宜温度为650℃,保温时间为30min。 制备了亚麻极短纤维地质聚合物复合材料。以制得材料的抗压强度位指标,确定了制备地质聚合物的激发剂种类,实验证明使用复合激发剂效果最好。用于激发偏高岭土的碱液的浓度为8mol/L,水玻璃与碱液的比例为8∶3。讨论了制备亚麻极短纤维地质聚合物复合材料的影响因素:确定了激发剂与偏高岭土的最佳比例为1∶1,偏高岭土的最少加入量为10%,偏高岭土占质量12.5%时抗压强度最好,亚麻极短纤维的含量在15%时制备的样品抗压强度好,最佳固液比为2∶2。 采用手糊成型法制作了FRP模具,采用石膏浇铸法制作了艺术造型用成型模具,采用注浆成型法进行了亚麻极短纤维树脂基造型材料和亚麻极短纤维地质聚合物基造型材料成型试验,制做的艺术造型样品完全满足造型艺术表现力的要求。 亚麻极短纤维地质聚合物复合材料具有良好的视觉质感,在材料的色彩配置、肌理配置、光泽配置方面,都可能产生强烈的材质美感。它可以改变艺术品的形态,丰富艺术品的外观效果,创造统一和谐的艺术效果。提高艺术品整体设计的装饰性,从而创造出艺术品设计的多样性。 通过不同的成型工艺与着色工艺,可以形成丰富的天然色彩和人工色彩,在透明树脂基体材料中,色彩是通过亚麻极短纤维良好的染色能力来实现,复合后形成剔透斑斓的色彩效果。利用酸性染料,以NaCl为促染剂,在100℃水浴中,染色30分钟,亚麻极短纤维染色效果在饱和值并不很高的情况下能得到理想的色泽。 亚麻极短纤维地质聚合物复合材料的本色是白色。在白色地质聚合物生料中加入适量金属氧化物,可直接烧成彩色地质聚合物原料。与同类水硬性造型材料相比,地质聚合物复合材料具有着色丰富、质感多变等特点,通过调整亚麻极短纤维含量并与不同烧制工艺配合,可改变其色彩和质量感,得到的产品色彩更加丰富,质量更轻。 亚麻极短纤维复合材料通过不同的复合工艺,可以形成丰富的肌理。亚麻极短纤维与树脂基体复合后,若亚麻极短纤维比例较小,可以形成透光材料;加大其比例,则可以形成漫反光材料或者介于两者间的半反光材料。与地质聚合物基体复合后,则形成漫反光材料。通过两种以上不同材质构成复合造型方法,实现了相关作品的丰富表现力。 亚麻极短纤维复合材料的研究尚属起步阶段。对亚麻极短纤维复合材料的配比、制备工艺、形成机理、应用开发等方面进行深入系统研究,不但具有较高的学术价值,同时,对于节省资源和环境保护方面都有十分重要的现实意义。在循环经济时代和建设节约性社会的今天,对亚麻极短纤维复合材料的研究和应用,是促进资源有效利用的一项重要课题,拥有巨大的市场潜力。必将对艺术造型领域产生深远和有益的影响。


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