改性玄武巖纖維-天然橡膠復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、玄武巖纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)BF)作為一種新型的綠色環(huán)保材料不僅有著良好的力學(xué)性能，耐高溫，優(yōu)異的穩(wěn)定性，良好的耐化學(xué)性，易于加工，無(wú)毒，環(huán)保和廉價(jià)，而且具備了良好的低滾動(dòng)阻力。將玄武巖纖維用于天然橡膠可以有效降低復(fù)合材料的損耗因子，但是由于玄武巖纖維表面親水疏油的特點(diǎn)，與基體的結(jié)合力弱，在橡膠中易團(tuán)聚。為了在降低損耗因子的同時(shí)提高復(fù)合材料的力學(xué)性能需要對(duì)玄武巖纖維進(jìn)行改性。
　　對(duì)玄武巖纖維的表面改性和應(yīng)用的研究中，最常見(jiàn)的是偶聯(lián)劑改性，可

2、以改善基體中的填料分散，防止聚集，并增強(qiáng)其與基體的界面粘合性。鈦酸酯偶聯(lián)劑能對(duì)無(wú)機(jī)材料行表面改性，提高填料的分散性及填充量。此外通過(guò)引入外來(lái)填料如納米顆?？梢赃M(jìn)一步改善纖維填料和纖維表面的物理和物理化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)添加納米顆粒，使復(fù)合材料的性能得到了提高。
　　本文采用醋酸預(yù)處理、鈦酸酯偶聯(lián)劑TG-38S以及納米Al2O3和鈦酸酯偶聯(lián)劑共同改性處理玄武巖纖維。利用掃描電鏡SEM和紅外光譜以及能譜詳細(xì)分析玄武巖纖維表面形態(tài)和元素構(gòu)成的

3、變化。并用改性后的玄武巖纖維制備了改性玄武巖纖維/天然橡膠復(fù)合材料。測(cè)試了不同長(zhǎng)徑比，不同用量的玄武巖纖維在復(fù)合材料中的拉伸，撕裂，動(dòng)態(tài)力學(xué)等性能，重點(diǎn)分析了復(fù)合材料損耗因子tanδ的變化。
　　結(jié)果表明:醋酸預(yù)處理對(duì)玄武巖纖維復(fù)合材料的整體力學(xué)性能都有所提高，其中3mm的樣品拉伸強(qiáng)度提高了6.7％;斷裂伸長(zhǎng)率提高了3.1％;撕裂強(qiáng)度提高了9.3％;邵氏A硬度提高了9.5％。同時(shí)經(jīng)過(guò)醋酸預(yù)處理的樣品tanδ均發(fā)生下降，頻率1Hz，

4、應(yīng)變7％時(shí)，60℃的3mm樣品的tanδ從0.057降低到0.050，降低了12.3％。同時(shí)隨著玄武巖纖維長(zhǎng)度的增加，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均表現(xiàn)為先下降后上升，且在3mm時(shí)表現(xiàn)為最優(yōu)值;天然橡膠復(fù)合材料的tanδ表現(xiàn)為先上升后下降，當(dāng)玄武巖纖維長(zhǎng)度為3mm時(shí)，tanδ最小。隨著預(yù)處理玄武巖纖維的用量增加復(fù)合材料的力學(xué)性能有小幅度的下降，tanδ則表現(xiàn)為先下降后上升，在用量為6份時(shí)，天然橡膠復(fù)合材料的tanδ最小，頻率1Hz，應(yīng)變7％時(shí)，

5、60℃tanδ為0.051，比未添加時(shí)的0.060降低了15％。使用5％鈦酸酯偶聯(lián)劑改性3mm醋酸預(yù)處理的玄武巖纖維，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度表現(xiàn)為最優(yōu)值，提高了8.3％，斷裂伸長(zhǎng)率提高了2.2％;使用3％鈦酸酯偶聯(lián)劑的樣品中撕裂強(qiáng)度表現(xiàn)為最優(yōu)值，提高了18.8％，邵氏A硬度提高了2.9％。隨著鈦酸酯偶聯(lián)劑用量的增加，復(fù)合材料的tanδ表現(xiàn)為先下降后上升，在用量為3％時(shí)，天然橡膠復(fù)合材料的tanδ最小，頻率1Hz，應(yīng)變7％時(shí)，60℃tanδ由