收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纤维素增强聚合物复合材料的制备与力学性能研究

鲁婷菊  
【摘要】:纤维素是自然界中储量最大的可再生和可降解天然高分子。随着当今自然资源的日益匮乏和人们环境意识的持续增强,纤维素在复合材料中的应用成为各国的研究热点。纤维素增强聚合物复合材料的力学性能强烈地受到纤维素的分散及其与聚合物基体界面结合强度的限制。本论文以天然纤维素增强聚合物复合材料为研究对象,以提高纤维素复合材料力学性能为目的,开展了以下几部分工作。首先用竹纤维素填充改性热固性塑料环氧树脂,制备出不同竹纤维素含量的复合材料并测试其力学性能,发现未经处理竹纤维素的添加降低了复合材料的拉伸强度,这主要是因为竹纤维素与环氧树脂的界面结合强度太低。为此,对竹纤维素分别用稀碱溶液和偶联剂进行预处理,结果发现,经4%NaOH溶液或偶联剂KH560处理后的竹纤维素/环氧树脂复合材料,其拉伸强度和断裂伸长率显著升高,冲击强度小幅下降;纤维素改性处理后的复合材料综合力学性能较纯环氧树脂显著提高,且偶联剂处理优于碱处理的效果。分别用竹纤维素、微晶纤维素和细菌纤维素作为增强材料,采用熔融共混法制备了纤维素/聚乳酸复合材料,研究了三种纤维素填充聚乳酸的力学性能。结果表明:竹纤维素、微晶纤维素和细菌纤维素均能有效提高聚乳酸的杨氏模量和冲击强度,并具有促进聚乳酸结晶的能力。由于竹纤维素和细菌纤维素在聚乳酸中的分散性较差,添加这两种纤维素明显降低复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。三种复合材料中,微晶纤维素/聚乳酸具有最佳的综合力学性能,杨氏模量、拉伸强度、冲击强度分别比纯聚乳酸增加44.4、16.4和58.8%。研究了竹纤维素的碱处理和偶联剂处理,以及聚乳酸的马来酸酐接枝改性对聚乳酸基复合材料的界面结合及力学性能的影响。发现4%NaOH溶液处理竹纤维素可显著提高纤维素/聚乳酸复合材料的强度,KH560处理竹纤维素能明显提高复合材料的韧性,而马来酸酐接枝聚乳酸改性在提高复合材料强度和韧性这两方面的能力都处在中间。表征和分析认为,KH560处理竹纤维素和马来酸酐接枝聚乳酸改性提高复合材料力学性能的机理,主要是在聚乳酸和竹纤维素间形成化学键连接,而碱处理竹纤维素是通过劈裂作用使竹纤维素成为更细小完善的纤维,显著增加竹纤维素的表面积和长径比,同时改善聚乳酸对竹纤维素的浸润性。以秸秆纤维素为原料,通过可控溶解制备全纤维素复合材料,研究了不同溶解时间对其力学性能的影响。结果发现,秸秆纤维素溶解时间为4h时获得的全纤维素复合材料具有最佳的力学性能,拉伸强度可达269.9 MPa,断裂伸长率为45.1%,杨氏模量为1.5 GPa。随着秸秆纤维素溶解时间的增加,全纤维素复合材料的再生纤维素基体的连续性增加,而其中纤维素Ⅰ晶型的含量逐渐降低。进一步分析认为,一步法制备全纤维素复合材料的力学性能主要由其中再生纤维素(Ⅱ晶型)形成的连续相基体及其与未溶解的增强体纤维素Ⅰ晶型的比例所控制。当对纤维素原料的溶解时间较短时,全纤维素复合材料的力学性能主要受再生纤维素基体的连续性控制;当原料溶解时间达到一定值之后,全纤维素复合材料的力学性能主要受复合材料中纤维素Ⅰ晶型含量控制。用秸秆纤维素增强再生微晶纤维素,采用两步法制备全纤维素复合材料,研究了对秸秆纤维进行活化预处理和碱处理对全纤维素复合材料结构、形貌和力学性能的影响。往微晶纤维素溶液中直接添加未改性秸秆纤维素,复合材料的力学性能下降。对秸秆纤维素进行活化处理后,全纤维素复合材料的力学性能显著提高,拉伸强度达650.2 MPa(比未改性复合材料提高近6倍),杨氏模量达11.2 GPa,断裂伸长率为10.4%。对秸秆纤维素进行碱处理后,制备的全纤维素复合材料拉伸强度可达568.6 MPa,模量达5.5 GPa,断裂伸长率10.2%。分析认为,对秸秆纤维素进行活化和碱处理,均能提高秸秆纤维素在再生微晶纤维素基体中的分散性,并增强二者间的相互作用和界面结合强度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;力学性能二级人员取证复习参考题(之一)解答[J];理化检验(物理分册);1997年12期
2 ;力学性能二级人员取证复习参考题(之三)解答[J];理化检验(物理分册);1998年04期
3 陈金宝;高温力学性能二级人员取证复习参考题(持久部分之五)解答[J];理化检验(物理分册);2000年02期
4 潘叶金;电弧熔铸的Nb-18Si-5Mo-5Hf-2C复合材料的力学性能[J];中国钼业;2003年03期
5 张美忠,李贺军,李克智;三维编织复合材料的力学性能研究现状[J];材料工程;2004年02期
6 游宇,周新贵;三维编织复合材料的力学性能[J];纤维复合材料;2004年04期
7 罗文波;唐欣;谭江华;赵荣国;;流变材料长期力学性能加速表征的若干进展[J];材料导报;2007年07期
8 严振宇;徐强;朱时珍;刘颖;;Sm_2Zr_2O_7-ZrB_2/SiC复合材料的制备及力学性能研究[J];稀有金属材料与工程;2011年S1期
9 瞿欣;孙汝溦;朱中卫;彭新宇;Ray Rigoletto;;定型聚合物对不同人种头发力学性能的影响[J];日用化学品科学;2012年11期
10 李长林;孙中仁;;关于40CrNiMo钢力学性能问题的讨论[J];大型铸锻件;2013年04期
11 康瑞;;火灾对钢筋力学性能的影响[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2013年03期
12 吕洪;史丽梅;刘传生;李映;;聚对苯二甲酰对苯二胺短纤维在高温下的力学性能[J];合成纤维;2013年08期
13 张怀良;材料的力学性能[J];稀有金属材料与工程;1985年02期
14 王鸣义;王均平;;涤纶后加工过程与成品力学性能[J];金山油化纤;1987年02期
15 杨彦功;含杂、二单含量与腈纶力学性能的关系[J];合成纤维;1988年06期
16 铃木义雄 ,汪立;新型炭的力学性能[J];新型碳材料;1990年02期
17 吴智慧;;木材弯曲胶合件力学性能的测试[J];建筑人造板;1991年01期
18 吴全兴;实用钛合金的力学性能和工程[J];钛工业进展;1994年06期
19 王承忠;材料的力学性能及试验的近期研究动态(提纲)[J];铸锻热;1996年01期
20 俞树荣;材料的力学性能模糊分析[J];甘肃工业大学学报;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈众迎;龙连春;;三维编织复合材料的力学性能研究现状[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
2 陈青;卢嘉德;胡良全;;酚醛树脂结构与高温力学性能相关性的探索研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
3 黄玉亭;杨勇新;李平;顾习峰;王明明;;纤维增强复合材料格栅力学性能测试与评估[A];第十八届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2010年
4 张小英;;土壤填埋降解后丝素纤维的微观结构和力学性能[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
5 王玉金;周玉;宋桂明;黄智恒;雷廷权;;钨丝增强钨基复合材料的组织与力学性能[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
6 徐献忠;施力;刘雯雯;刘大全;郭惠丽;库丹;;食品的力学性能与人类咬合过程参量的关系[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
7 罗靓;张佐光;张立功;孙志杰;;复合材料层板预夹杂质对力学性能的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
8 滕雅娣;舒燕;母继荣;李旭日;;辽宁建平产膨润土对甲基乙烯基硅橡胶力学性能的影响[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
9 高丽兰;陈旭;高红;;各向异性导电胶膜的力学性能研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 卢国兴;阮冬;;蜂窝铝材料的力学性能研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 焦传梅;无卤阻燃EVA、POE及其交联改性复合材料的制备和性能研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 杜爱兵;独居石结构稀土磷酸盐及其复合材料的导热与力学性能[D];清华大学;2009年
3 张晓立;爆炸压实非晶颗粒增强铝基复合材料及其力学性能研究[D];南京理工大学;2009年
4 刘侃;基于面料力学性能的服装缝纫平整度等级客观评价系统的建立[D];东华大学;2005年
5 丁学忠;复合材料的氧化损伤及高温力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 左惟炜;三维编织复合材料力学性能与工程应用研究[D];华中科技大学;2006年
7 方庆红;纤维增强橡胶在不同温度条件下的力学性能研究[D];东北大学;2006年
8 陈晓浪;无卤阻燃聚丙烯复合材料的形态结构与性能的研究[D];四川大学;2007年
9 罗以喜;双轴向经编柔性复合材料多轴向力学性能研究[D];东华大学;2010年
10 贺毅强;喷射沉积SiC_p/Al-Fe-V-Si复合材料热加工工艺、组织及性能的研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 裴旺;磁控溅射制备V-Al-Ta-N四元涂层结构及其性能研究[D];昆明理工大学;2015年
2 刘磊;抗冲击碳化硅基复合材料的制备与力学性能研究[D];河北联合大学;2014年
3 蔡宝壮;超细晶铜基合金塑性变形机理及力学性能的研究[D];昆明理工大学;2015年
4 关倩倩;持荷受火叠合柱在爆炸冲击波作用下力学性能数值模拟[D];燕山大学;2015年
5 时萌蒙;重组方材两种原材料疏解干燥工艺研究[D];西北农林科技大学;2015年
6 唐伟文;穿山甲鳞片宏-微观力学性能表征及其耐冲击性仿真[D];西南交通大学;2015年
7 鲁婷菊;纤维素增强聚合物复合材料的制备与力学性能研究[D];西南交通大学;2015年
8 尹晓君;含Ca、Sb的Mg-xAl-yZn-zSi合金组织与性能研究[D];陕西理工学院;2015年
9 张雨溪;改性陶瓷粉体对铸造锌铝合金组织及性能影响的研究[D];大连交通大学;2015年
10 刘玲丽;变面循环轧制AZ31镁合金微观组织与力学性能研究[D];南京理工大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 ;热轧带钢力学性能在线监控系统(待续)[N];世界金属导报;2001年
2 王华;大厚度海洋平台用钢的组织和力学性能[N];世界金属导报;2013年
3 余万华;CQE-热轧钢卷的力学性能控制模型[N];世界金属导报;2009年
4 本报记者 朱祝何;技术规范更接“地气”[N];中国质量报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978