麻纤维复合材料高性能化的研究

【摘要】： 本文以苎麻、亚麻纤维为增强材料，线性低密度聚乙烯(LLDPE)为基体，研制了两种麻纤维层压复合材料，研究了麻织物表面处理、纤维含量、成型温度、成型压力等对该复合材料力学性能的影响，得到了性能较为优异的麻纤维复合材料，探讨了复合材料的增强机理。采用微波辐照和超声波技术，制备了麻纤维／尼龙氢键复合物，研究了氢键复合对麻纤维／LLDPE复合材料力学性能的影响。此外，制备了麻纤维与玻璃纤维混杂复合材料，研究了该混杂复合材料的力学性能、混杂效应以及湿热老化性能。实验结果表明通过对麻纤维预处理和采用微波、电子束辐照和超声波技术可使麻纤维／LLDPE复合材料的强度大幅度得到提高，为麻纤维复合材料如何通过简捷、高效途径使其高性能化提供了一个新的思路。 1．麻纤维素含有大量羟基，亲水性强，热稳定性较差，加工成型温度不宜过高。麻纤维复合材料的最佳成型温度为140℃，成型压力7.3MPa。 2．经碱液预处理后，苎麻／LLDPE层压复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量由未处理试样51.2MPa、23.1MPa、1.58GPa提高到102.6MPa、30.4MPa、1.66GPa；经硅烷偶联剂A-151预处理后，提高到91.1MPa、86.3MPa、6.79GPa。亚麻／LLDPE层压复合材料的拉伸强度由84.8MPa提高到96.9MPa(碱液预处理)、115.8MPa(硅烷偶联剂)。 3．经电子束辐照后，LLDPE分子链中引入含氧基团，苎麻／电子束辐照LLDPE复合材料的界面相容性提高，复合材料的屈服强度、杨氏模量从9.78MPa、432MPa提高到13.1MPa、633MPa。 4．经微波辐照或超声波处理后，苎麻纤维素氢键被削弱，与尼龙形成氢键复合物，增强了苎麻／尼龙／电子束辐照LLDPE复合材料体系的相容性，屈服强度、杨氏模量从9.68MPa、260MPa提高到15.7MPa、722MPa。 四J；【大学博士学位论文 5．芒麻纤维与玻璃纤维的用量比为2：l时，芒麻／玻纤／LLDPE混杂复合材料 的拉伸强度和弹性模量由未加入玻纤时的引二 MPa、l．17 GPa提高到 117．7 MPa，4．85 GPa，弯曲强度和模量由 23．IMPa、l．58 GPa提高到 31．5 MPa。 3石5 GPa。