本文關鍵詞：改性劍麻纖維及其增強聚乳酸復合材料的性能研究

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【摘要】：隨著石化資源的短缺和環(huán)境污染的日益嚴重,生物可降解復合材料得到了越來越多的關注和研究。劍麻纖維(SF)具有許多合成纖維無法比擬的優(yōu)點,利用其增強生物可降解聚合物聚乳酸(PLA),既可以降低聚乳酸的成本,拓寬其應用范圍,同時對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文基于未處理劍麻纖維(USF)與聚乳酸基體界面相容性差的缺陷,采用L-丙交酯接枝共聚工藝,在劍麻纖維表面通過接枝共聚反應接枝上聚乳酸,以改善劍麻纖維與聚乳酸基體的界面相容性,通過提高復合材料的界面性能最終提高其綜合性能。采用正交試驗研究了接枝反應工藝參數(shù)對接枝率的影響,同時與未處理劍麻纖維進行對比,研究了堿處理改性劍麻纖維(ASF)和接枝處理改性劍麻纖維(SF-g-LA)表面形貌、熱穩(wěn)定性、拉伸強度、拉伸模量等的差異。將改性及未改性的劍麻纖維分別與PLA基體開煉共混制備復合材料,并與純PLA進行對比,研究了劍麻纖維預處理工藝對復合材料的熱性能、結晶性能和力學性能等的影響。同時還研究了退火處理對復合材料熱性能和結晶性能的影響,使用凝膠滲透色譜儀(GPC)研究了復合材料在開煉共混過程中分子量的變化。本文最后探討了Fukuda拉伸性能計算模型的適用性。結果表明:經(jīng)過堿處理后,劍麻纖維直徑變小,表面小分子物質如半纖維素、木質素等被除去,熱穩(wěn)定性提高,拉伸強度和拉伸模量降低。劍麻纖維在接枝處理后,表面接枝上了聚乳酸,纖維直徑略有增大,但是熱穩(wěn)定性降低,拉伸強度和拉伸模量進一步降低。引發(fā)劑含量是影響L-丙交酯接枝反應接枝率最重要的因素,接枝率隨著引發(fā)劑含量的增大迅速增大隨后趨于穩(wěn)定,但是接枝率的增加不會造成纖維熱穩(wěn)定性的降低。聚乳酸基體中加入劍麻纖維后,復合材料的熱穩(wěn)定性比純PLA有所降低,起始熱分解溫度Ti和最大熱分解速率溫度Tmax也都降低。劍麻纖維的加入導致復合材料中PLA的相對分子質量降低,同時加快了PLA的結晶過程,提高了復合材料的結晶度,其中PLA/SF-g-LA的結晶度提高最大。偏光顯微鏡結果表明,聚乳酸基體在劍麻纖維表面形成了一層橫晶,PLA/SF-g-LA的橫晶層厚度最大;退火處理可以同時提高復合材料的晶體完善程度、玻璃化轉變溫度和結晶度。未處理劍麻纖維的加入使得復合材料的拉伸強度和彎曲強度相對于純PLA有所降低,拉伸模量、彎曲模量和沖擊強度隨著纖維含量的增加整體上呈遞增趨勢;對于PLA/ASF和PLA/SF-g-LA復合材料,加入改性處理劍麻纖維后隨著劍麻纖維含量的增加,復合材料的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量均增大,而劍麻纖維含量過高時,沖擊強度反而略有降低,但是當劍麻纖維含量相同時二者的沖擊強度均比未處理劍麻纖維增強的PLA/USF復合材料要高。三種復合材料的斷裂伸長率均隨著劍麻纖維的加入而降低。三種劍麻纖維相比,SF-g-LA增強聚乳酸復合材料的力學性能最優(yōu)。未處理劍麻纖維與PLA基體的界面相容性最差,經(jīng)過堿處理后纖維與PLA基體之間的界面相容性略有改善,接枝處理能夠大大提高纖維和PLA基體之間的界面相容性。Fukuda模型引入纖維壓縮率K后的擬合模型更接近于實驗數(shù)據(jù),在采用擬合模型計算復合材料力學性能時必須考慮纖維壓縮率的影響。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332

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1 木村光雄;袁志嶺;;麻纖維及其染色[J];麻紡織技術;1984年03期

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6 牟秋紅,韋春,虞錦洪;劍麻纖維的處理方法對其熱性能和形態(tài)結構的影響[J];桂林工學院學報;2004年04期

7 張海燕;胡雪敏;;新型再生麻纖維及其產(chǎn)品開發(fā)[J];紡織導報;2005年12期

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9 趙向旭;;紡織品中常用麻纖維的鑒別[J];紡織科技進展;2011年03期

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2 李巖;;劍麻纖維的微觀結構、力學性能及其與環(huán)氧樹脂間的界面強度[A];中國復合材料學術研討會論文集[C];2005年

3 李巖;;劍麻纖維的微觀結構、力學性能及其與環(huán)氧樹脂間的界面強度[A];全國首屆青年復合材料學術交流會論文集[C];2007年

4 裴瑩;鄭學晶;湯克勇;;溶劑對劍麻纖維表面蠟質作用及形貌的影響[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

5 胡俊民;蔡應曦;;阻燃麻纖維吸聲性能的研究[A];環(huán)境噪聲控制論文集[C];1989年

6 鐘錦標;牛永亮;呂建;韋春;;劍麻纖維蒸汽爆破技術在酚醛樹脂改性中的應用[A];復合材料——基礎、創(chuàng)新、高效：第十四屆全國復合材料學術會議論文集（上）[C];2006年

7 容敏智;章明秋;劉原;曾漢民;;劍麻纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的力學性能與纖維處理的研究[A];2000年材料科學與工程新進展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

8 劉原;容敏智;章明秋;曾漢民;;單向連續(xù)劍麻纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的力學性能研究[A];復合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國復合材料學術會議論文集[C];2000年

9 鐘錦標;韋春;黃紓潔;呂建;;劍麻纖維處理方法對SF/UF共混復合材料力學性能的影響[A];2007年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2007年

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1 彌綸　東廣;新型棉性纖維巧變軍服衣料[N];解放軍報;2009年

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