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黄麻纤维PLA复合材料性能研究

张仁贵  
【摘要】:黄麻纤维具有价廉质轻、比强度高和可再生利用等优良特性,PLA(聚乳酸)树脂具有可完全降解性能。以黄麻植物纤维增强可完全降解的PLA(聚乳酸)树脂基体制得的复合材料,既提高了材料的性能又符合环保的要求。本文采用溶解共混热压法制备了黄麻纤维PLA复合材料,分别研究了黄麻纤维PLA复合材料的制备工艺及黄麻纤维不同含量、长度和表面预处理方法对复合材料性能的影响。 首先,由黄麻纤维、PLA树脂的结构与性能分析可知:未经处理的黄麻纤维内部含有大量的亲水性基团,纤维含水率高达14.5%,黄麻纤维的断裂强度为390MPa,黄麻纤维的热分解温度为250℃;PLA树脂的玻璃化转变温度为62.2℃,173℃时熔融。 其次,对黄麻纤维PLA复合材料热压制备工艺参数进行了正交试验,分析了不同影响因子对成型材料力学性能的影响,确定出复合材料的热压成型条件为:170℃,20Mpa,热压15min。 然后,对不同黄麻纤维长度和含量制备的复合材料进行了力学性能测试,结果表明当黄麻纤维长度为5mm,黄麻纤维含量为40%时,复合材料力学性能最优,拉伸强度和弯曲强度分别为58.2Mpa和78.9Mpa。 再次,利用碱处理、酯化处理和偶联处理三种表面预处理方法对黄麻纤维进行表面预处理,并分析了不同表面预处理方法对最终复合材料性能的影响,得出在三种表面预处理方法中,KH-550偶联处理对复合材料的拉伸性能影响程度最大,并在KH-550处理浓度为2%时,复合材料的拉伸强度达到最大值73.3MPa;NaOH预处理则对复合材料的弯曲性能影响更大,并在NaOH浓度为5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值102.6MPa。 最后,研究了黄麻纤维PLA复合材料的不同制备条件下的降解性能,分析得出NaOH处理后的黄麻纤维PLA复合材料的失重率和降解速度要明显大于酯化和偶联处理后的黄麻纤维PLA复合材料,降解80d后达到最大失重率37.31%。


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