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黄麻纤维的复合处理及其聚丙烯基复合材料研究

王鑫鑫  
【摘要】:为了改善黄麻纤维/聚丙烯复合材料的界面相容性,本文分别采用碱/硅烷偶联、碱/甲基丙烯酸甲酯接枝、碱/聚酰胺(PA6)包覆等方法对黄麻纤维进行表面处理。通过红外光谱对其处理效果进行了表征,分析了三种表面处理方法的作用机理。将处理后的黄麻纤维与聚丙烯复合制备了复合材料试样,对其进行了力学性能(拉伸、弯曲、冲击等)和吸水性能测试与表征。通过对试样冲击断口形貌的观察,分析了复合材料的界面结合特性及破坏机理。 结果表明,当黄麻纤维含量为25%时,与未处理的相比,经过三种复合处理后复合材料的拉伸强度分别提高了28.2%、40.4%、50.2%;弯曲强度分别提高了24.1%、27.6%和39.3%;弯曲模量分别提高了17.1%、16.3%和19.9%。碱/偶联、碱/接枝处理分别使复合材料的冲击韧性提高了18.0%和15.4%,碱/包覆处理的复合材料其冲击韧性略有降低。三种表面复合处理后的黄麻纤维与基体之间的界面结合均有所改善,但纤维拔出和界面脱粘仍是此类复合材料的主要破坏形式。 吸水性能研究表明:与未处理的相比,三种复合处理使复合材料864h后的吸水率分别下降了24.6%、32.9%和18.1%,厚度膨胀率分别下降了33%、37.8%和27.4%,拉伸强度保持率分别提高了1.5%、6.0%、15.5%。复合材料的冲击韧性随吸水时间的延长有所上升,当吸水时间超过144h后又逐渐下降。水分的浸入会导致复合材料的界面脱粘,这也是复合材料力学性能下降的主要原因。总之,采用碱/ PA6包覆处理黄麻纤维可使复合材料获得的综合性能。


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