苧麻纖維表面碳納米管接枝改性研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-06 10:12
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP,fiber reinforced polymer composite)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)加固、橋梁拉索及各種高性能新建結(jié)構(gòu)。同傳統(tǒng)復(fù)合材料用增強(qiáng)纖維相比,苧麻纖維生產(chǎn)過(guò)程中耗能低,可再生,且具有力學(xué)性能良好、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是一種新型的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料用增強(qiáng)纖維。但由于苧麻纖維與樹(shù)脂粘結(jié)性能較弱,外加荷載不能有效地通過(guò)樹(shù)脂傳遞到纖維,導(dǎo)致苧麻纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能較差。通過(guò)植物纖維表面改性提升苧麻纖維復(fù)合材料力學(xué)性能,已成為當(dāng)前植物纖維復(fù)合材料高性能化研究的重要方向。本文提出了一種簡(jiǎn)易高效的苧麻纖維表面接枝碳納米管(CNT,Carbon Nanotube)的噴涂方法,探索了CNT在乙醇-水懸浮液的分散方法及其對(duì)CNT在苧麻纖維表面分布的影響,優(yōu)化了苧麻纖維表面CNT接枝工藝參數(shù),分析了CNT在苧麻纖維表面的接枝機(jī)理,研究了CNT接枝對(duì)苧麻纖維-樹(shù)脂界面粘結(jié)性能的作用規(guī)律與機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:首先,研究了CNT表面修飾方法對(duì)其在乙醇-水溶液內(nèi)分散性能的影響規(guī)律及機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),聚乙烯吡咯烷酮對(duì)CNT的表面包覆作用與硅烷...
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:77 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【圖文】:
麻類(lèi)纖維多尺度示意圖
圖 1-2 植物纖維細(xì)胞結(jié)構(gòu)種類(lèi)的影響,不同植物纖維化學(xué)組分比例間存在差異。其見(jiàn)表 1-2。表 1-2 苧麻纖維化學(xué)組成[7]成分%纖維素 木質(zhì)素 果膠 蠟質(zhì) 水分 14~16 0.8~1.5 4.5 0.5~1.0 6.6 苧麻纖維中最主要的部分,是一種白色的多糖高分子化合5)n,聚合度 n 為 10000~15000。纖維素的分子結(jié)構(gòu)式及官大約 60~70 個(gè)纖維素分子由氫鍵結(jié)合形成一個(gè)絲狀的纖維5mm 8.5mm[2]。纖維素中含有大量羥基,直接決定了纖維吸濕等多種性質(zhì),且大量的羥基在纖維素分子內(nèi)部及纖維會(huì)在一定程度上影響纖維素大分子在荷載作用下的承載性
圖 1-3 纖維素分子結(jié)構(gòu)圖木質(zhì)素是一種具有芳香特性的高分子化合物,是纖維初生細(xì)胞壁的主要成分之一。木質(zhì)素的一部分與半纖維素有化學(xué)價(jià)鍵結(jié)合,但與纖維素分子無(wú)化學(xué)價(jià)鍵結(jié)合[6]。由于植物纖維獨(dú)特的構(gòu)造和化學(xué)成分,將其制備成復(fù)合材料時(shí),存在纖維/樹(shù)脂界面粘結(jié)性能較差的問(wèn)題,是影響植物纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵因素[10]。為了提高纖維/樹(shù)脂界面性能,有大量研究針對(duì)植物纖維表面進(jìn)行改性處理[11]。1.2.2 植物纖維表面處理方法常用的植物纖維表面處理方法分物理方法,化學(xué)方法和生物方法[12]。物理方法主要是通過(guò)對(duì)超聲處理,蒸汽爆破等方法破壞半纖維素和木質(zhì)素形成的共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò),有利于提高纖維素與樹(shù)脂的物理粘合;化學(xué)方法則是通過(guò)酯化、醚化、接枝等方法,使化學(xué)試劑與植物纖維表面的羥基反應(yīng);生物方法是指通過(guò)微生物在纖維表面進(jìn)行水解、氧化等一系列生物反應(yīng)[13]。通過(guò)以上方法處理,植物纖維的物理化學(xué)性能均得到一定程度的改善[14]。以上方法中,化學(xué)方法簡(jiǎn)單易行,安全高
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]纖維素的改性及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 羅成成,王暉,陳勇. 化工進(jìn)展. 2015(03)
[2]硅烷偶聯(lián)劑的水解工藝研究[J]. 劉佳,姚光曄. 中國(guó)粉體技術(shù). 2014(04)
[3]苧麻纖維的堿處理與環(huán)氧交聯(lián)改性[J]. 李平平,戴衛(wèi)國(guó),何建新. 纖維素科學(xué)與技術(shù). 2012(01)
[4]納米粒子的分散機(jī)理、方法及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 劉景富,陳海洪,夏正斌,陳中華,陳劍華. 合成材料老化與應(yīng)用. 2010(02)
[5]KH550修飾碳納米管增韌環(huán)氧樹(shù)脂的研究[J]. 熊磊,馬宏毅,王汝敏,梁紅波,管靜. 航空材料學(xué)報(bào). 2009(04)
[6]動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析技術(shù)及其在高分子材料中的表征應(yīng)用[J]. 許建中,許晨. 化學(xué)工程與裝備. 2008(06)
[7]纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試方法探討[J]. 王恒武,王繼輝,朱京楊,高國(guó)強(qiáng). 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2003(03)
[8]硅烷偶聯(lián)劑及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用[J]. 廖俊,陳圣云,康宇峰,張先亮. 化工新型材料. 2001(09)
博士論文
[1]改性亞麻纖維復(fù)合材料及其約束混凝土柱的軸壓性能研究[D]. 夏媛媛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]亞麻纖維復(fù)合材料及其加固鋼筋混凝土梁的抗剪性能研究[D]. 王宏光.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]碳纖維表面和界面性能研究及評(píng)價(jià)[D]. 張煥俠.東華大學(xué) 2014
[4]植物纖維/ABS木塑復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 馬麗.華南理工大學(xué) 2012
[5]納米顆粒改性環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂行為及其和纖維的界面性能研究[D]. 湯龍程.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[6]碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度關(guān)鍵影響因素研究[D]. 張敏.山東大學(xué) 2010
[7]玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的細(xì)觀(guān)破壞研究[D]. 孫麗莉.山東大學(xué) 2009
碩士論文
[1]碳纖維-環(huán)氧樹(shù)脂界面性能研究[D]. 蘇峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]苧麻纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐濕熱老化性能研究[D]. 尹鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3572261
【文章來(lái)源】:哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:77 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【圖文】:
麻類(lèi)纖維多尺度示意圖
圖 1-2 植物纖維細(xì)胞結(jié)構(gòu)種類(lèi)的影響,不同植物纖維化學(xué)組分比例間存在差異。其見(jiàn)表 1-2。表 1-2 苧麻纖維化學(xué)組成[7]成分%纖維素 木質(zhì)素 果膠 蠟質(zhì) 水分 14~16 0.8~1.5 4.5 0.5~1.0 6.6 苧麻纖維中最主要的部分,是一種白色的多糖高分子化合5)n,聚合度 n 為 10000~15000。纖維素的分子結(jié)構(gòu)式及官大約 60~70 個(gè)纖維素分子由氫鍵結(jié)合形成一個(gè)絲狀的纖維5mm 8.5mm[2]。纖維素中含有大量羥基,直接決定了纖維吸濕等多種性質(zhì),且大量的羥基在纖維素分子內(nèi)部及纖維會(huì)在一定程度上影響纖維素大分子在荷載作用下的承載性
圖 1-3 纖維素分子結(jié)構(gòu)圖木質(zhì)素是一種具有芳香特性的高分子化合物,是纖維初生細(xì)胞壁的主要成分之一。木質(zhì)素的一部分與半纖維素有化學(xué)價(jià)鍵結(jié)合,但與纖維素分子無(wú)化學(xué)價(jià)鍵結(jié)合[6]。由于植物纖維獨(dú)特的構(gòu)造和化學(xué)成分,將其制備成復(fù)合材料時(shí),存在纖維/樹(shù)脂界面粘結(jié)性能較差的問(wèn)題,是影響植物纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵因素[10]。為了提高纖維/樹(shù)脂界面性能,有大量研究針對(duì)植物纖維表面進(jìn)行改性處理[11]。1.2.2 植物纖維表面處理方法常用的植物纖維表面處理方法分物理方法,化學(xué)方法和生物方法[12]。物理方法主要是通過(guò)對(duì)超聲處理,蒸汽爆破等方法破壞半纖維素和木質(zhì)素形成的共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò),有利于提高纖維素與樹(shù)脂的物理粘合;化學(xué)方法則是通過(guò)酯化、醚化、接枝等方法,使化學(xué)試劑與植物纖維表面的羥基反應(yīng);生物方法是指通過(guò)微生物在纖維表面進(jìn)行水解、氧化等一系列生物反應(yīng)[13]。通過(guò)以上方法處理,植物纖維的物理化學(xué)性能均得到一定程度的改善[14]。以上方法中,化學(xué)方法簡(jiǎn)單易行,安全高
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]纖維素的改性及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 羅成成,王暉,陳勇. 化工進(jìn)展. 2015(03)
[2]硅烷偶聯(lián)劑的水解工藝研究[J]. 劉佳,姚光曄. 中國(guó)粉體技術(shù). 2014(04)
[3]苧麻纖維的堿處理與環(huán)氧交聯(lián)改性[J]. 李平平,戴衛(wèi)國(guó),何建新. 纖維素科學(xué)與技術(shù). 2012(01)
[4]納米粒子的分散機(jī)理、方法及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 劉景富,陳海洪,夏正斌,陳中華,陳劍華. 合成材料老化與應(yīng)用. 2010(02)
[5]KH550修飾碳納米管增韌環(huán)氧樹(shù)脂的研究[J]. 熊磊,馬宏毅,王汝敏,梁紅波,管靜. 航空材料學(xué)報(bào). 2009(04)
[6]動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析技術(shù)及其在高分子材料中的表征應(yīng)用[J]. 許建中,許晨. 化學(xué)工程與裝備. 2008(06)
[7]纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試方法探討[J]. 王恒武,王繼輝,朱京楊,高國(guó)強(qiáng). 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2003(03)
[8]硅烷偶聯(lián)劑及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用[J]. 廖俊,陳圣云,康宇峰,張先亮. 化工新型材料. 2001(09)
博士論文
[1]改性亞麻纖維復(fù)合材料及其約束混凝土柱的軸壓性能研究[D]. 夏媛媛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]亞麻纖維復(fù)合材料及其加固鋼筋混凝土梁的抗剪性能研究[D]. 王宏光.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]碳纖維表面和界面性能研究及評(píng)價(jià)[D]. 張煥俠.東華大學(xué) 2014
[4]植物纖維/ABS木塑復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 馬麗.華南理工大學(xué) 2012
[5]納米顆粒改性環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂行為及其和纖維的界面性能研究[D]. 湯龍程.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[6]碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度關(guān)鍵影響因素研究[D]. 張敏.山東大學(xué) 2010
[7]玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的細(xì)觀(guān)破壞研究[D]. 孫麗莉.山東大學(xué) 2009
碩士論文
[1]碳纖維-環(huán)氧樹(shù)脂界面性能研究[D]. 蘇峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]苧麻纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐濕熱老化性能研究[D]. 尹鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3572261
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