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《华东理工大学》 2011年
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聚丙烯/天然海藻纤维复合材料的制备及性能研究

栾立醒  
【摘要】:本论文以聚丙烯(PP)为基体树脂、以天然海藻纤维(SW)为增强材料,制备了全新的聚丙烯/天然海藻纤维(PP/SW)复合材料。基于对“熔融加工-注塑成型”工艺参数的优化,在普通热塑性复合材料成型设备中成功制备了PP/SW复合材料,并对其力学性能、热机械性能、结晶性能、动态流变特性、热稳定性及燃烧性能进行了详细表征。本论文提出了PP/SW复合材料内部相结构的转变模型,并发现SW纤维对PP树脂的固相阻燃剂功效。 首先探讨PP/SW复合材料的可加工性,比较了SW纤维添加量、螺杆挤出机类型对复合材料熔融过程的影响。实验结果表明,双螺杆挤出机可有效对PP/SW复合材料进行熔融加工,能在保证SW纤维热稳定性的同时实现其在PP树脂中良好的分散性。TPU可作为高效熔融助剂消除熔体破裂现象。然而SW纤维添加量不应超过50wt%,以保证足够的熔体流动性能;熔融温度不应超过185℃,螺杆转速不应超过60rpm,以避免SW纤维剧烈热降解的发生。同时,PP/SW复合材料可通过注塑成型工艺制备,最佳注塑成型参数为:注塑温度=180℃,螺杆转速=60rpm,注塑压力=保压压力=60bar,模具温度=60℃,冷却时间=45s。 通过力学性能表征衡量了SW纤维对PP树脂的增强效果。研究表明,表面碱处理能去除杂质从而提高SW纤维强度。然而PP树脂与SW纤维之间的弱相容性导致复合材料低劣的力学强度,因此必须使用界面相容剂。本论文将界面相容剂作用机理区分为“内相容机理”及“外相容机理”。结果表明“外相容剂”MAPP及“内相容剂”CESA均能有效提高PP/SW复合材料的力学强度;热机械测试中储能模量及损耗模量的提高同样证明了SW纤维对PP树脂的增强作用。然而损耗因子的不同改变趋势证明两种相容剂不同的作用机理;MAPP提高了PP/SW复合材料的刚性而CESA提高了柔性。SW纤维能加快PP树脂的结晶过程,但降低了相对结晶度。MAPP及CESA均能提高PP树脂的相对结晶度,充分发挥SW纤维的异相成核作用。 动态流变学测试给出界面相容剂对PP/SW复合材料相结构改变的信息。SW纤维能有效的增强PP树脂,末端区“牛顿平台”的出现说明PP树脂与SW纤维物理交联网络的形成;同时PP/SW复合材料较宽的线性粘弹区域证明了成型加工工艺的可行性。CESA通过对相结构的改变,从本质上提高了PP树脂与SW纤维之间物理交联网络的表观屈服应力;而MAPP对末端区特性改变不明显。通过“时-温等效原理”分析,CESA将PP/SW复合材料从非均相体系转变为均相体系,从而提高了相结构的稳定性。在测试温度范围内,CESA避免了PP/SW复合材料内部相分离情况的发生。 本论文还系统研究了PP/SW复合材料的热降解及燃烧性能。SW凭借自身良好热稳定性,能有效推迟PP树脂的热降解过程。SW纤维同时能发挥固相阻燃功效,显著降低PP树脂的燃烧参数。稳定的相结构有利于充分发挥SW纤维阻燃效应,最终实现其热释放总量及热释放速率峰值分别下降25%和75%,达到普通应用标准。然而,SW纤维没有改变PP树脂的可燃性。 研究表明,PP/SW复合材料具有理想的加工性能,其基本性能达到使用要求;同时PP/SW复合材料的耐热、耐燃烧性能明显优于PP树脂,具有耐热复合材料的应用前景。本论文的研究丰富了PP/NVF复合材料中的界面相容剂作用理论,并为此类复合材料研究提出新的思路。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB332

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 秦艳分;PP/TPEE共混物的制备及其性能研究[D];浙江理工大学;2013年
2 宋河海;连续长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备及其性能研究[D];北京化工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李自强;王传名;孙恒;管从胜;;木塑复合材料的成型加工及影响因素[J];工程塑料应用;2009年07期
2 张录平;李晖;刘亚平;孙岩;;高分子生态环境材料的研究进展及应用[J];工程塑料应用;2009年09期
3 肖加余,曾竟成,王春奇,梁重云,陈一民,张小静,娄斌武;高性能天然纤维复合材料及其制品研究与开发现状[J];玻璃钢/复合材料;2000年02期
4 翁端;关于生态环境材料研究的一些基本思考[J];材料导报;1999年01期
5 王共冬;刘文剑;;复合材料成型工艺方法的模糊综合评判[J];材料科学与工艺;2008年01期
6 杨文斌,黄祖泰,李坚,刘一星;植物纤维/塑料复合材作地板基材的研究[J];福建林学院学报;2005年01期
7 秦益民;海藻酸医用敷料吸湿机理分析[J];纺织学报;2005年01期
8 王玉梅;季建仁;;塑木复合材料挤出成型工艺探讨[J];塑料制造;2007年03期
9 周凤飞;李嘉禄;;天然纤维增强生态复合材料的研究进展[J];国际纺织导报;2009年03期
10 周兴平,解孝林,LiR.K.Y;PP/PMMA接枝剑麻纤维复合材料(Ⅰ)剑麻纤维/MMA接枝聚合反应[J];高分子材料科学与工程;2004年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖加余,曾竟成,张长安,梁重云,王春齐,张纯禹,张小静,陈湘生,娄斌武;苎麻落麻纤维增强聚合物复合材料研究[J];工程塑料应用;2001年02期
2 苑会林,李军,马沛岚;表面处理对木粉增强PVC发泡复合板材性能的影响[J];工程塑料应用;2003年08期
3 谈桂春,张晓云,柳洪超;2003年我国工程塑料加工技术进展[J];工程塑料应用;2004年06期
4 张长安,鲁博,曾竟成,张一甫;苎麻落麻的表面处理及其复合材料的性能研究[J];工程塑料应用;2004年11期
5 顾军渭,张广成,史学涛,项士新,李颖,张翠;PET阻燃技术的研究进展[J];工程塑料应用;2005年02期
6 刘渊;王琪;;三聚氰胺氰尿酸阻燃尼龙6的抗熔滴燃烧性研究[J];工程塑料应用;2005年11期
7 崔文广;郭奋;陈建峰;庞利萍;;HIPS的阻燃及增韧研究[J];工程塑料应用;2006年01期
8 薛秋红;牛增元;李艳秋;孙忠松;顾兆杰;;GC/MS法测定电子电气塑料件中的限用含溴阻燃剂[J];工程塑料应用;2006年07期
9 石建江;陈宪宏;肖鹏;;无卤阻燃PC/ABS合金的研制及应用[J];工程塑料应用;2006年08期
10 韩建竹;夏英;蹇锡高;史非;王丽娟;;膨胀型无卤阻燃ABS的制备及性能研究[J];工程塑料应用;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵华伟;时虎;;核壳处理技术在阻燃防火中的应用[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
2 朱江;;我国阻燃制品监督管理工作的思考与对策[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年
3 夏科丹;职慧珍;杨锦飞;;三嗪类成炭剂的合成及其应用[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
4 姚长江;王建立;;一水软铝石低钠耐热阻燃剂的开发及应用[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
5 张志远;李向梅;杨荣杰;;APP及其纳米复合物膨胀阻燃ABS树脂的研究[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
6 金爱先;张尚勇;蒋金华;;苎麻改性以及在复合材料中的应用[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
7 曹鑫;朱荣幸;;无卤低烟阻燃树脂[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
8 于龙;;无机纳米阻燃材料的研究进展[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(四)[C];2007年
9 李萍;王继辉;;NFRP与GFRP环境相容性比较[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
10 赵科;;天然植物纤维改性与聚丙烯基复合材料[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
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1 王平利;塑料包装材料中迁移物扩散系数的分子动力学研究[D];暨南大学;2010年
2 秦麟卿;含水无机物/热固性树脂复合材料的制备及阻燃性能研究[D];武汉理工大学;2010年
3 邢伟义;含双键磷氮硅单体及其光固化涂层的设计、阻燃性能与机理的研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 李建伟;海洋细菌Pseudoalteromonas sp.SM0524分泌的褐藻酸裂解酶的研究[D];山东大学;2011年
5 陈辉强;新型阻燃沥青的制备及其阻燃机理研究[D];长安大学;2009年
6 岳小鹏;木质素在PVC复合材料中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
7 康念军;改性环氧树脂体系的设计合成及性能研究[D];北京化工大学;2011年
8 陈小随;蒙脱土、纤维增强阻燃聚丙烯复合材料的结构与性能研究[D];北京化工大学;2011年
9 朱华;金刚烷基低聚表面活性剂的合成与性能研究[D];广东工业大学;2011年
10 金清平;复合材料土钉支护性能试验分析与应用研究[D];华中科技大学;2011年
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1 黄媛媛;竹基复合材料的制备、表征及性能研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜武青;西部大气环境中聚酯玻璃钢老化及室内外老化相关性研究[D];南昌航空大学;2010年
3 陈雅铭;紫外光固化膨胀阻燃涂层的制备及阻燃机理研究[D];南昌航空大学;2010年
4 袁琳;废弃植物纤维资源中药香茶菜药渣制浆造纸性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 章琳;一种新型纤维装饰墙板的开发与阻燃性能研究[D];浙江理工大学;2010年
6 田雅楠;中心浇口圆盘注塑件中纤维取向的预测[D];郑州大学;2010年
7 张永力;麦秆粉/HDPE复合塑料注塑成型的实验研究[D];郑州大学;2010年
8 庞中华;微流控芯片注塑成型工艺规范的试验研究与质量预测[D];大连理工大学;2010年
9 李健;谷氨酰胺转氨酶在羊毛阻燃整理中的应用[D];江南大学;2010年
10 胡松喜;连续式蒸汽爆破对PBS/植物纤维复合材料力学性能的影响[D];华南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡建;玻璃钢成型技术[J];工程塑料应用;2003年02期
2 沈春银;张广平;潘敏;戴干策;;GMT片材的制造与应用技术 Ⅱ.GMT片材的力学性能[J];玻璃钢;2005年03期
3 孙宏杰,张晓明,宋中健;纤维增强热塑性复合材料的预浸渍技术发展概况[J];玻璃钢/复合材料;1999年04期
4 李龙,储长流,张茂林,王俊勃;芳纶/聚丙烯复合材料基体浸渍模型分析[J];玻璃钢/复合材料;2003年05期
5 梁中全,薛元德,董鹤崟,王婷,吴建玲;纤维直径及浸润剂对高强度玻璃纤维及其复合材料性能的影响[J];玻璃纤维;2005年01期
6 钱春香;赵洪凯;李志刚;乔淑媛;;碳纤维增强尼龙复合材料渗透模型的研究[J];材料导报;2009年24期
7 郑强,赵铁军;多相/多组分聚合物动态流变行为与相分离的关系[J];材料研究学报;1998年03期
8 丁辛,钟闻,翁鸣,张志奋;浸渍过程中树脂流体在纤维集合体内的流动行为[J];复合材料学报;2003年06期
9 沁兰,董明君;可染聚丙烯纤维的研究与开发[J];广东化纤;2000年02期
10 杜淼,王利群,杨碧波,宋栩冰,郑强;聚甲基丙烯酸甲酯/聚(苯乙烯-丙烯腈)共混体系相分离的特征动态流变响应[J];高等学校化学学报;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘欣;聚丙烯/超细羽绒粉体复合纤维的结构与性能研究[D];东华大学;2011年
2 郭红革;聚丙烯/聚碳酸酯共混物的结构与性能研究[D];天津大学;2005年
3 王亚;无水氯化铝原位催化增容聚丙烯/聚苯乙烯共混物的研究[D];天津大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 刘坤鹏;聚丙烯与苯乙烯马来酸酐共聚物共混及分子动力学研究[D];江苏科技大学;2011年
2 战仁波;聚丙烯/纳米SiO_2复合材料性能研究[D];北京化工大学;2005年
3 石楠;聚丙烯/聚甲基丙烯酸甲酯原位合金的研究[D];天津大学;2006年
4 郭林锋;PP/PET共混体系及其合金纤维的研究[D];东华大学;2007年
5 杨华军;淀粉/聚丙烯复合材料研究[D];湖南大学;2009年
6 王军锋;PP/PET共混物结晶与力学性能研究[D];郑州大学;2009年
7 伍雄俊;聚丙烯原位微纤化共混物流场—形态—流变性能的研究[D];华南理工大学;2010年
8 蒋兆寅;玻纤增强改性工艺及螺杆组合研究[D];北京化工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温桂清,孙小寅,郝凤鸣;大麻纤维的纺织开发研究[J];北京纺织;2000年04期
2 丁筠,钟鑫,薛平,丁卉;木纤维改性对聚氯乙烯/木纤维力学性能的影响[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年01期
3 李家驹,张茂安,杨桂成,曾汉民;剑麻纤维增强玻璃钢靠背椅性能研究[J];玻璃钢/复合材料;1999年04期
4 李铖;生态环境材料研究现状及发展[J];玻璃纤维;2005年05期
5 魏福祥,王新辉,杨晓宇;天然高分子海藻酸盐成膜研究[J];日用化学工业;1998年01期
6 左铁镛,翁端;国外环境材料的研究进展及发展动向[J];材料导报;1997年05期
7 黄世强,彭慧,朱杰,程时远;聚硅氧烷/丙烯酸酯乳液的研究现状[J];材料导报;1997年05期
8 翁端,马燕合;环境材料发展与展望——第三届国际环境材料大会综述[J];材料导报;1998年01期
9 翁端;关于生态环境材料研究的一些基本思考[J];材料导报;1999年01期
10 王珠祥;发挥国有大中型企业的优势推进再生铝资源的开发利用[J];世界有色金属;1999年05期
【相似文献】
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1 蔺艳琴,揣成智;天然植物纤维增强热塑性塑料[J];塑料;1999年05期
2 蔺艳琴,揣成智;热塑性塑料/天然植物纤维复合材料的研究[J];塑料科技;1999年04期
3 曹小红;;纯天然植物纤维——麻纤维[J];中国纤检;2008年04期
4 阮林光;李志君;;天然植物纤维聚合物基复合材料的研究进展[J];热带农业科学;2006年04期
5 关庆文;王仕峰;张勇;;生物降解PHBV/天然植物纤维复合材料的界面改性研究进展[J];化工进展;2009年05期
6 陈健;孔振武;吴国民;储富祥;;天然植物纤维增强环氧树脂复合材料研究进展[J];生物质化学工程;2010年05期
7 李新功;吴义强;郑霞;秦志勇;;偶联剂在改善天然植物纤维/塑料界面相容性的应用[J];高分子通报;2010年01期
8 鲁贻梅;王慧;吕亚非;;化学和物理方法处理大麻纤维的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年05期
9 倪敬达;于湖生;;天然植物纤维增强复合材料的研究应用[J];化纤与纺织技术;2006年02期
10 郭文静;王正;鲍甫成;常亮;;天然植物纤维/可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势[J];林业科学;2008年01期
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1 卢珣;石光;章明秋;容敏智;曾汉民;;植物纤维增强塑化天然纤维复合材料的制备与性能研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
2 王金永;赵有斌;林亚玲;刘静;;天然植物纤维强化型淀粉基可生物降解塑料的研究进展[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 陈健;孔振武;吴国民;黄焕;储富祥;;天然植物纤维增强环氧树脂复合材料研究进展[A];第十三次全国环氧树脂应用技术学术交流会论文集[C];2009年
4 赵科;;天然植物纤维改性与聚丙烯基复合材料[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
5 伏广庆;李建颖;王全祥;;精梳亚麻/丽赛混纺高支纱[A];2005现代服装纺织高科技发展研讨会论文集[C];2005年
6 阮建明;黄伯云;温金海;周江南;;生物活性陶瓷材料研究及临床应用[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
7 吴义强;卿彦;李新功;秦志永;彭万喜;;竹纤维增强可生物降解复合材料研究进展[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
8 裴莹;郑学晶;汤克勇;;溶剂对剑麻纤维表面蜡质作用及形貌的影响[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
9 郭孝;;女性秋季便秘的防治[A];中华中医药学会肛肠分会换届会议暨便秘专题研讨会论文专刊[C];2007年
10 柴化珍;;染料不直接贴敷人体皮肤的表面染色面料-染色布的历史变革[A];第七届全国染色学术研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者李秀;天露节水公司变废为宝[N];石河子日报(汉);2010年
2 简益;专家对纸包材发展的7点建议[N];中国包装报;2007年
3 记者 刘芃;中国“天丝”顺畅“吐丝”[N];上海科技报;2006年
4 林其水;艺术纸的印刷技巧[N];中国包装报;2006年
5 蒋小兵;生态陶瓷的制备方法[N];广东建设报;2006年
6 管玉;隧道降噪在南京起步[N];新华日报;2006年
7 本报记者 陈明时 莫小民;创造中国思维 融入全球经纬[N];中国乡镇企业报;2005年
8 驻福建记者 庄则平 特约记者 林圳勇;福建木塑室内门实现工厂化生产[N];中国建材报;2006年
9 记者 山石 沐滟;“轻薄”概念内衣俏销[N];无锡日报;2006年
10 通讯员 红梅艳辉 记者 姜艳;邢台市冬季服装仅半数合格[N];河北日报;2008年
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1 修慧娟;天然植物纤维塑化改性工艺及促进机理研究[D];陕西科技大学;2013年
2 宋亚男;聚乳酸基复合材料的性能与结构研究[D];大连理工大学;2013年
3 杨亚洲;仿生哑铃型黄麻纤维增强摩擦材料[D];吉林大学;2006年
4 郭文静;木纤维/聚乳酸生物质复合材料复合因子研究[D];中国林业科学研究院;2008年
5 栾立醒;聚丙烯/天然海藻纤维复合材料的制备及性能研究[D];华东理工大学;2011年
6 施庆锋;基于聚乳酸的生物可降解复合材料的制备和研究[D];华东理工大学;2011年
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1 丛后罗;秸秆/橡胶复合材料性能的研究[D];苏州大学;2008年
2 李向丽;蒲草纤维塑化改性及其复合材料的研究[D];华南理工大学;2013年
3 孟召辉;麦秸纤维、废旧塑料与聚丙烯树脂相容性的研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 张春红;废纸/废旧HDPE复合材料的制备研究[D];昆明理工大学;2008年
5 李雪芳;烷基化竹材的合成及其热塑性研究[D];福建师范大学;2008年
6 张德英;PE/醚化稻草复合材料力学性能的研究[D];东北大学;2008年
7 陶红梅;挤出成型稻草/高密度聚乙烯复合材料性能研究[D];东北林业大学;2009年
8 姜欢;稻草纤维生产水泥基泡沫保温墙体材料的研究[D];大连理工大学;2008年
9 刘兴静;麻纤维表面处理及其复合材料性能研究[D];中国农业机械化科学研究院;2012年
10 尹鹏;苎麻纤维增强树脂基复合材料的耐湿热老化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
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