改性精細化黃麻纖維增強PLA復(fù)合材料的性能與降解行為.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和人類文明的進步,人們對環(huán)保的要求越來越高,開發(fā)性能優(yōu)良、可完全降解的復(fù)合材料,對可持續(xù)性發(fā)展有重大意義,也是近年來全球研究的一個熱點。我國黃麻資源豐富,種類繁多,價格低廉。黃麻纖維強度和模量高,作為復(fù)合材料的增強體具有潛在的應(yīng)用價值。聚乳酸(PLA)是可降解的高分子材料,熔點低,加工成型方便,是復(fù)合材料基體的良好選擇。將黃麻纖維與PLA復(fù)合,不僅可以有效的降低成本,還可以推動新型可降解復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用。本文采用模壓成

2、型的方法制備精細化黃麻/PLA復(fù)合材料,主要從材料的制備工藝、黃麻纖維的改性對復(fù)合材料性能的影響,以及復(fù)合材料的降解等幾個方面入手,進行了以下幾方面的研究:
　　 ⑴材料的制備工藝：通過精細化黃麻纖維氈增強PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能測試和斷口分析得到,當(dāng)壓強為12MPa、模壓溫度為155℃、模壓時間25min、冷卻時間4min時,可以制得綜合力學(xué)性能最好的復(fù)合材料,故在此條件下進行實驗。但纖維和基體的界面粘結(jié)性較差,需要對纖維進行

3、改性,以改善界面效果,并進一步提高材料的力學(xué)性能。
　　 ⑵黃麻纖維氈的改性對復(fù)合材料性能的影響：研究了堿處理、偶聯(lián)劑改性處理以及纖維的體積分數(shù)對精細化黃麻纖維氈/PLA復(fù)合材料性能的影響。將黃麻纖維氈進行不同條件的堿處理和偶聯(lián)劑處理,結(jié)果表明,隨著堿處理時間的增加以及堿液濃度的提高,纖維氈的拉伸斷裂強度先增大后減?。浑S著偶聯(lián)劑處理時間的增加以及偶聯(lián)劑濃度的提高,黃麻纖維氈的力學(xué)性能有所減小。兩種改性處理都有效地改善了纖維氈與P

4、LA之間的界面粘結(jié)效果,復(fù)合材料的力學(xué)性能得到提高,并且偶聯(lián)劑的處理效果比堿處理好。精細化黃麻纖維氈經(jīng)1.5％偶聯(lián)劑處理2h后,其與PLA構(gòu)成的復(fù)合材料的力學(xué)性能最好。對含有不同體積分數(shù)纖維的精細化黃麻纖維氈/PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能進行分析得到,過高或過低的纖維含量對復(fù)合材料的力學(xué)性能都不利,當(dāng)纖維體積含量為40％時,該復(fù)合材料的力學(xué)性能最好。
　　 ⑶黃麻紗線的改性對復(fù)合材料性能的影響：研究了堿處理、偶聯(lián)劑處理以及紗線的排列

5、等對精細化黃麻紗線/PLA復(fù)合材料性能的影響。通過對改性紗線內(nèi)纖維的掃描電鏡觀察、紅外分析以及紗線的拉伸力學(xué)性能測試,表明,堿處理后,紗線內(nèi)纖維被刻蝕細化；偶聯(lián)劑處理后,纖維表面覆有一層分子膜。改性黃麻纖維內(nèi)的羥基含量減少,纖維素含量稍有提高,木質(zhì)素部分被去除。隨堿處理時間的增加以及堿濃度的提高,黃麻紗線的力學(xué)性能先增大后減??；經(jīng)偶聯(lián)劑處理以后,黃麻紗線的斷裂強度有所提高。通過對改性精細化黃麻紗線增加PLA復(fù)合材料的力學(xué)性能測試,結(jié)果發(fā)

6、現(xiàn),偶聯(lián)劑改性處理的效果比堿處理好。將紗線在濃度為1.5％偶聯(lián)劑溶液中處理2h后,所得復(fù)合材料的力學(xué)性能最好。通過對精細化黃麻紗線的排列方式、排列密度以及粗細和復(fù)合材料拉伸力學(xué)性能關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn),隨著紗線排列密度的增大,材料的力學(xué)性能先增大后減小,當(dāng)排列密度達25根/cm時,復(fù)合材料的力學(xué)性能最好；紗線交叉90°排列時,復(fù)合材料的力學(xué)性能最好；以粗紗線為增強體的PLA復(fù)合材料,力學(xué)性能較好。
　　 ⑷精細化黃麻纖維/PLA復(fù)合材