隨著科技的飛速發(fā)展,復合材料以其優(yōu)異的性能被廣泛用于各個領域。苧麻纖維作為一種性能優(yōu)良的纖維,已成為復合材料增強纖維的首選原料之一。但是苧麻纖維表面膠質的存在影響了復合材料界面的穩(wěn)定性,使得復合材料整體性能有所下降。因此,對苧麻纖維進行表面改性已成為開發(fā)苧麻纖維復合材料的關鍵。為了提高苧麻纖維與環(huán)氧樹脂之間的界面性能,本課題從綠色環(huán)保的角度出發(fā),選用節(jié)能、高效的冷等離子體改性方法,對苧麻纖維表面進行改性,并且運用模壓工藝制作苧麻纖維復合材料。通過測試苧麻纖維及其復合材料的性能,探究了苧麻纖維表面改性對其復合材料力學性能的影響。課題研究包括四個方面:(1)冷等離子體處理條件對苧麻纖維性能的影響。通過對苧麻纖維浸潤性能、表面形態(tài)、拉伸性能、摩擦性能的測試,發(fā)現(xiàn)冷等離子體處理可去除苧麻纖維表面的膠質和雜質,使苧麻纖維表面的不規(guī)則條紋外露,增加了纖維的表面粗糙度。(2)冷等離子體處理最佳工藝的選擇。在不同處理時間和功率的條件下,對苧麻纖維表面進行冷等離子體改性。通過分析苧麻纖維表面能及拉伸性能的變化,選擇改性效果明顯的參數(shù)進行正交試驗,最終選擇處理時間和處理功率分別為 1min-100w 處理、2min-150w 處理、3min-200w 處理。(3)冷等離子體處理與堿處理對苧麻纖維性能影響的對比。與堿處理相比,冷等離子體處理對纖維的浸潤性能與摩擦性能的影響更為顯著。冷等離子體處理和堿處理都會損傷纖維的拉伸性能。通過對處理時間和處理功率的選擇,可降低冷等離子體處理對纖維拉伸性能的損傷。(4)冷等離子體改性芒麻纖維表面對其復合材料力學性能的影響。選用環(huán)氧樹脂作為基體材料,通過模壓技術,制作纖維含量為30%的苧麻纖維增強復合材料板。經過力學性能的測試與分析,發(fā)現(xiàn)與未處理纖維相比,當處理條件為3min-200w時,纖維的表面能和與環(huán)氧樹脂的粘附功分別增加了 124.5%和59.1%。由SEM和AFM可以觀測到纖維表面被冷等離子體刻蝕,刻蝕作用增加了纖維與環(huán)氧樹脂的接觸面,二者的結合更緊密,使得纖維不易被抽拔。冷等離子體處理雖然對纖維有一定損傷,但是界面性能的改善提升了復合材料的力學性能。與未處理纖維復合材料相比,當處理條件為3min-200w時,復合材料的拉伸性能、彎曲強度以及剪切應力分別提升了 29.2%、37.0%和30.5%。
【學位單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TS195.54;TB33

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 倪新亮;金凡亞;沈麗如;童洪輝;;等離子體處理碳纖維/樹脂復合材料[J];復合材料學報;2015年03期

2 張揚;溫變英;李曉媛;張金玉;;苧麻纖維表面修飾對聚丙烯/苧麻纖維復合材料性能的影響[J];中國塑料;2014年08期

3 谷茜;成玲;王心淼;;苧麻脫膠率對其復合材料性能的影響[J];天津工業(yè)大學學報;2014年01期

4 江澤慧;陳復明;王戈;劉杏娥;程海濤;;基于動態(tài)接觸角分析的竹纖維表面能表征[J];北京林業(yè)大學學報;2013年03期

5 王洪艷;杜官本;;冷等離子體技術在木竹材表面改性中的應用及研究進展[J];化學與黏合;2013年01期

6 成攀嬌;李鶯;張杰;丁祉悅;石建軍;張菁;邱夷平;;介質阻擋放電等離子體用于苧麻纖維表面改性研究[J];紡織科技進展;2012年06期

7 王健;馬馳;陳爾凡;;等離子體表面改性技術[J];遼寧化工;2012年05期

8 馬志鵬;陳旭娟;崔慧;王春霞;;冷等離子體處理羊毛織物的最佳工藝探討[J];毛紡科技;2011年11期

9 李巖;羅業(yè);;天然纖維增強復合材料力學性能及其應用[J];固體力學學報;2010年06期

10 雷文;楊濤;;不飽和聚酯樹脂/大麻纖維復合材料的熱氧老化(英文)[J];玻璃鋼/復合材料;2009年05期

本文編號：2818892