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1、本論文采用堿處理、蒸汽爆破處理、接枝處理對(duì)劍麻纖維(SF)進(jìn)行表面改性,采用滴定分析技術(shù)、FTIR、TG、DSC、WAXD、SEM等手段對(duì)改性后的SF進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。采用輥煉、模壓成型方法制備了劍麻纖維/玻璃纖維/不飽和聚酯(SF/GF/UP)、劍麻纖維/玻璃纖維/酚醛樹脂(SF/GF/PF)兩種復(fù)合材料,采用材料的靜態(tài)力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、等研究方法,研究了SF的含量、處理方式對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。 得出以下結(jié)論:
2、 (1)改性SF的紅外光譜分析結(jié)果表明,纖維與馬來(lái)酸酐已成功發(fā)生接枝反應(yīng);滴定分析結(jié)果表明,纖維長(zhǎng)度在0~5mm范圍時(shí),接枝效果較為理想,特別是經(jīng)蒸汽爆破處理后,接枝率比未處理時(shí)提高了1倍多。改性后纖維的熱穩(wěn)定性有一定程度的提高,但接枝改性對(duì)纖維表觀結(jié)晶度的提高沒(méi)有貢獻(xiàn)。SEM觀察說(shuō)明,蒸汽爆破處理使纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化,比表面積增大,活性增強(qiáng),有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行。 (2)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,SF的含量對(duì)SF/GF/U
3、P復(fù)合材料性能有一定的影響。隨著SF用量的增大,復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量呈增加的趨勢(shì),而沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度則有一定程度的下降。當(dāng)SF與GF質(zhì)量比為1:1時(shí),與未加SF的材料相比,磨損體積減少了48.2%,表觀分解溫度提高了近26℃,而最終殘留量則減少了10.2%。但SF含量對(duì)復(fù)合材料線膨脹系數(shù)和硬度影響較小,而隨著SF用量的增加,復(fù)合材料的吸水量也逐漸增加,耐水性變差。流變性能測(cè)試結(jié)果說(shuō)明,復(fù)合材料熔體屬于非牛頓型流體,呈現(xiàn)“剪切變稀”
4、現(xiàn)象。 (3)SF的處理方式對(duì)SF/GF/UP復(fù)合材料性能有較大的影響。測(cè)試結(jié)果表明,含蒸汽爆破處理后接枝SF的復(fù)合材料,其比強(qiáng)度和比模量最高,分別達(dá)到33.05 MPa·cm<'3>/g,4475.37 MPa·cm<'3>/g。同時(shí),與未處理纖維復(fù)合材料相比,沖擊強(qiáng)度提高了16%,磨損體積減少了71.6%,表觀分解溫度提高了近20℃,但對(duì)復(fù)合材料的最終殘留量影響很小。此種復(fù)合材料擁有較小的線膨脹系數(shù)和吸水量,但剛性較大,流動(dòng)
5、性能下降。 (4)SF的含量對(duì)SF/GF/PF復(fù)合材料性能也有較顯著的影響。當(dāng)SF與GF質(zhì)量比為1:1時(shí),復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度為5.77KJ/m<'2>,磨損體積為2.0mm<'3>,與未加SF時(shí)相比,沖擊強(qiáng)度提高了25%,而磨損體積則減少66.1%,耐磨性能大大提高。DMA測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)合材料的損耗峰向高溫方向發(fā)生移動(dòng),比未加入SF時(shí)約提高了12℃。同時(shí),低溫?fù)p耗峰強(qiáng)度下降,復(fù)合材料的耐寒性能提高。但SF含量對(duì)復(fù)合材料硬度影響
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