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《湖北工业大学》 2011年
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原位聚合植物纤维改性尼龙6结构与性能研究

李敏立  
【摘要】:采用原位聚合的方法制备了尼龙6/植物纤维原位复合材料,讨论了复合材料的制备工艺因素对聚合的影响,并对复合材料的结构与性能进行了表征,研究了碱处理和己内酰胺接枝处理植物纤维对复合材料性能的影响。 在较低温度下制备了尼龙6/植物纤维原位复合材料,首先对复合体系的催化剂进行了进行了筛选,以复合催化剂(磷酸和助催化剂)作为反应体系的催化剂,然后讨论了催化剂配比和含量、反应温度、时间、体系含水量、真空度、纤维含量、纤维状态对聚合的影响,确定最优的条件为:含水量5wt%,反应温度180℃,反应时间7h,初始压力0.2MPa,后期压力为0.04~0.06MPa。干纸浆纤维含量小于1.25wt%,复合催化剂总含量1wt%,复合催化剂质量配比(磷酸:助催化剂=1:1.5),在此工艺条件下获得复合材料基体粘均分子量为4.36×104。对复合过程中的纤维进行了IR、SEM等分析,表明纤维在聚合前后基本保持纤维的化学和物理结构,纤维和基体之间有一定的界面结合,有形成氢键复合物的趋向。 对植物纤维进行了碱处理和己内酰胺接枝处理,接枝处理的植物纤维TG分析表明,接枝后最大失重速率温度提高13.4℃,最大失重速率时失重率降低了4.2%,纸浆纤维接枝后耐热性能提高。讨论了未处理和处理的纤维含量对复合材料性能的影响,综合来讲,接枝处理的纤维比碱处理纤维更有利于复合材料力学性能的提高。纤维含量在1wt%时,材料还保持拉伸取向现象,复合材料拉伸性能最好,未处理、碱处理、接枝处理的复合材料拉伸强度分别为60.3MPa,64MPa,68MPa,相对未加纤维的复合材料,分别提高了9.6%,16.4%,23.6%。碱处理和接枝处理改善了复合材料冲击性能,在纤维含量为2.5wt%时,分别为8.9和12kJ/m2,比未处理纤维的复合材料冲击强度提高21.3%和63.5%。复合材料维卡软化点随先纤维含量增加而升高然后有所下降,纤维含量在2.5%时最大,未处理,碱处理,接枝处理的纤维复合材料分别为197.3℃,198℃,200℃,比相同条件下合成的纯尼龙提高12.4℃,13.3℃,16.3℃。复合材料冲击断面分析表明接枝处理的纤维和基体界面粘结性良好。
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ323.6

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