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《华南理工大学》 2011年
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热处理植物纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

沈寒知  
【摘要】:近年来随着石油、煤炭储量的下降,特别是各国对环境的日益关注和重视,可降解材料的研究及应用愈来愈受到重视。利用天然植物纤维资源与聚合物制备复合材料成为国内外科学家竞相开展的研究课题,但是植物纤维与基体树脂的相容性差,限制了植物纤维复合材料的应用,为解决这个问题通常采取对植物纤维进行预处理的方法。 植物纤维预处理方法很多,本文借鉴广泛应用于木材处理上的热处理方法,采用鼓风干燥箱和真空干燥箱对剑麻纤维和蔗渣纤维进行预处理,并与聚乳酸(PLA)制备了植物纤维含量为50%的全降解环保型复合材料,研究了热处理温度、时间和气氛对复合材料性能的影响,并对热处理的作用机理进行了初步研究。结果表明:(1)用鼓风干燥箱对剑麻纤维进行了热处理后与PLA制备的复合材料,其拉伸性能随热处理时间和温度都呈先增大后减小的趋势;弯曲性能随热处理时间的增大呈先增大后减小而后又增大的趋势,弯曲性能随热处理温度的提高呈先减小后增大趋势。(2)用鼓风干燥箱对蔗渣纤维进行热处理后与PLA制备的复合材料,其力学性能随热处理温度和热处理时间都呈先增大后减小的趋势。(3)用真空干燥箱对剑麻纤维进行热处理后与PLA制备的复合材料,其拉伸性能随热处理时间的变化趋势在各个温度下都有所不同,但随热处理温度的升高呈先增大后减小后又增大的趋势;与未处理相比,热处理后复合材料的弯曲性能都提高,而且随着热处理时间的增大呈先增大后减小的趋势,随热处理温度的升高呈减小趋势。(4)与在真空干燥箱中热处理相比,在鼓风干燥箱中对剑麻纤维进行热处理能制备出性能更佳的复合材料;但是较优的热处理温度和时间范围比较窄。在鼓风干燥箱中对剑麻纤维和蔗渣纤维进行热处理,蔗渣纤维的最佳热处理温度比剑麻纤维低,且热处理对剑麻纤维/PLA复合材料力学性能的改善更明显。 本论文通过红外光谱、X射线光电子能谱、核磁共振波谱和植物纤维成分分析方法对热处理前后的植物纤维进行了测试分析,结果表明:热处理后,植物纤维中半纤维素降解,纤维表面羟基含量减少,取而代之的是各种醛、酸等吸水性低的物质,纤维表面极性降低,这有利于与PLA形成良好的界面结合,提高复合材料的力学性能;热处理对复合材料力学性能的影响较复杂,需要综合考虑温度、时间、气氛的影响。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB332

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【参考文献】
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