發(fā)布時(shí)間：2022-01-04 12:32

　　為探索碳酸鈣（CaCO₃）無機(jī)顆粒界面增強(qiáng)機(jī)理,建立竹纖維表面微納米顆粒的附載與界面增強(qiáng)技術(shù)的內(nèi)在聯(lián)系,該論文以竹漿纖維（bamboo pulp fiber,BPF）和環(huán)氧樹脂為主要材料,采用納米CaCO₃浸漬改性工藝,通過真空輔助樹脂浸注技術(shù)制備BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,利用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀對(duì)其動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能和界面性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:測(cè)試頻率為單頻（1Hz）時(shí),在–20¹20℃,納米CaCO₃浸漬改性竹漿纖維（BPF treated by impregnation modification,IMBPF）增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的最大儲(chǔ)能模量是BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的1.3倍;測(cè)試頻率為多頻（1,2,5,10和20 Hz）時(shí),頻率對(duì)BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的影響規(guī)律相同,儲(chǔ)能模量,損耗模量和損耗因子均隨頻率的增加而增加且逐漸向高溫方向移動(dòng)。BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均隨頻率的增加而升高,而測(cè)試頻率對(duì)損耗因子影響不大;IMBPF... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017,33(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

纖維表面形貌（放大3000倍）

擰Ｍ?保??菔劍?）（2）計(jì)算可得，CaCO3顆粒上載量為15%。圖1纖維表面形貌（放大3000倍）Fig.1Surfacemorphologyoffiber(×3000times)2.2單頻條件下復(fù)合材料動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能高聚物動(dòng)態(tài)黏彈性測(cè)試中，儲(chǔ)能模量(E′)、損耗模量(E″)和損耗因子(tanδ)是動(dòng)態(tài)黏彈性能的3個(gè)基本參數(shù)。儲(chǔ)能模量E′表征材料在形變過程中由于彈性形變而儲(chǔ)存的能量，損耗模量E″表征材料在形變過程中因黏性形變而以熱的形式損耗的模量，損耗因子tanδ是損耗模量和儲(chǔ)能模量的比值，表征了材料的阻尼特性，可獨(dú)立反映復(fù)合材料的剛性。由圖2a可知，IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料儲(chǔ)能模量最大值為3421MPa，是BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料儲(chǔ)能模量最大值（2627MPa）的1.3倍。在–20～47℃范圍內(nèi)，IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的E′高于BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，說明IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在動(dòng)態(tài)載荷作用下有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[27]，在低溫環(huán)境下，IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的分子運(yùn)動(dòng)能量較低、剛性較大。這可能是因?yàn)镮MBPF增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料較強(qiáng)的界面結(jié)合起到了物理連接的作用，在受到周期載荷作用時(shí)，更好地限制了基體分子鏈的運(yùn)動(dòng)，從而提高了復(fù)合材料的E′。在47～120℃范圍內(nèi)，復(fù)合材料的E′相差不明顯。從圖2b可知，在20～50℃范圍內(nèi)，IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的E″高于BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，說明增強(qiáng)相在低溫區(qū)分子鏈相互移動(dòng)摩擦較大，分子運(yùn)動(dòng)時(shí)將彈性能轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿舆\(yùn)動(dòng)的熱能較多，因此表現(xiàn)出的宏觀E″較大。在損耗因子-溫度曲線上（圖2c），IMBPF增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的tanδ總體上低于BPF增強(qiáng)復(fù)合材料，表明IMBPF增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料彈性較好，可見CaCO3顆粒的附著降低了復(fù)合材料的tanδ，同時(shí)，聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)由于受到CaCO3和交聯(lián)結(jié)構(gòu)中多相性

Пǎ╤ttp://www.tcsae.org）2017年284比較顯著。圖3和圖4分別為BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在多頻條件下的DMA曲線圖。由圖3和圖4可知，頻率f對(duì)BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的影響規(guī)律相同，E′、E″和tanδ均隨著f的增加而增加且逐漸向高溫方向移動(dòng)。這是因?yàn)楫?dāng)復(fù)合材料受到外界恒定載荷作用時(shí)，高分子鏈需要重組以此來抵消外力作用，所以f越高，時(shí)間越短，分子重組越快，E′越高，這與何曼君[28]的研究結(jié)果復(fù)合材料在高頻條件下的儲(chǔ)能模量要高于低頻條件下的儲(chǔ)能模量類似。圖3BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的多頻動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能Fig.3Multi-frequencydynamicalthermomechanicalpropertiesofBPF/epoxyresincomposite圖4IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的多頻動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能Fig.4Multi-frequencydynamicalthermomechanicalpropertiesofIMBF/epoxyresincomposite2.3.1頻率對(duì)復(fù)合材料儲(chǔ)能模量的影響在玻璃態(tài)（–20、40℃）和橡膠態(tài)（100℃）時(shí)，根據(jù)圖3a和圖4a，并采用式（3）進(jìn)行線性擬合，斜率即為k值（表1）。由表1可知，在–20℃、40℃和100℃時(shí)，IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的k值均大于BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，說明IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的E′對(duì)f的依賴性高于BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，可見，BPF表面附著的CaCO3顆粒對(duì)復(fù)合材料E′的頻率依賴性具有一定影響。表1復(fù)合材料的k值Table1Thekvalueofcompositesk值kvalue試樣Sample–20℃40℃100℃BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料BPF/epoxyresincomposite28.491135.9425.8IMBPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料IMBPF/epoxyresincomposite69.105372.8526.2852.3.2頻率對(duì)復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和損耗因子的影響由圖5可知，在多頻條件下，BPF/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和IMBPF/?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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