為探索碳酸鈣（CaCO₃）無機顆粒界面增強機理,建立竹纖維表面微納米顆粒的附載與界面增強技術的內在聯(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制備BPF/環(huán)氧樹脂復合材料,利用動態(tài)力學分析儀對其動態(tài)熱機械性能和界面性能進行研究。結果表明:測試頻率為單頻（1Hz）時,在–20¹20℃,納米CaCO₃浸漬改性竹漿纖維（BPF treated by impregnation modification,IMBPF）增強環(huán)氧樹脂復合材料的最大儲能模量是BPF/環(huán)氧樹脂復合材料的1.3倍;測試頻率為多頻（1,2,5,10和20 Hz）時,頻率對BPF/環(huán)氧樹脂復合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的影響規(guī)律相同,儲能模量,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。BPF/環(huán)氧樹脂復合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的玻璃化轉變溫度均隨頻率的增加而升高,而測試頻率對損耗因子影響不大;IMBPF... 

【文章來源】：農業(yè)工程學報. 2017,33(06)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

纖維表面形貌（放大3000倍）

擰Ｍ?保??菔劍?）（2）計算可得，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單頻條件下復合材料動態(tài)熱機械性能高聚物動態(tài)黏彈性測試中，儲能模量(E′)、損耗模量(E″)和損耗因子(tanδ)是動態(tài)黏彈性能的3個基本參數(shù)。儲能模量E′表征材料在形變過程中由于彈性形變而儲存的能量，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是損耗模量和儲能模量的比值，表征了材料的阻尼特性，可獨立反映復合材料的剛性。由圖2a可知，IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料儲能模量最大值為3421MPa，是BPF/環(huán)氧樹脂復合材料儲能模量最大值（2627MPa）的1.3倍。在–20～47℃范圍內，IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的E′高于BPF/環(huán)氧樹脂復合材料，說明IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料在動態(tài)載荷作用下有更好的結構穩(wěn)定性[27]，在低溫環(huán)境下，IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的分子運動能量較低、剛性較大。這可能是因為IMBPF增強環(huán)氧樹脂復合材料較強的界面結合起到了物理連接的作用，在受到周期載荷作用時，更好地限制了基體分子鏈的運動，從而提高了復合材料的E′。在47～120℃范圍內，復合材料的E′相差不明顯。從圖2b可知，在20～50℃范圍內，IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的E″高于BPF/環(huán)氧樹脂復合材料，說明增強相在低溫區(qū)分子鏈相互移動摩擦較大，分子運動時將彈性能轉變?yōu)榉肿舆\動的熱能較多，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增強環(huán)氧樹脂復合材料的tanδ總體上低于BPF增強復合材料，表明IMBPF增強環(huán)氧樹脂復合材料彈性較好，可見CaCO3顆粒的附著降低了復合材料的tanδ，同時，聚合物鏈段的運動由于受到CaCO3和交聯(lián)結構中多相性

Пǎ╤ttp://www.tcsae.org）2017年284比較顯著。圖3和圖4分別為BPF/環(huán)氧樹脂復合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復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BPF/環(huán)氧樹脂復合材料和IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的影響規(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。這是因為當復合材料受到外界恒定載荷作用時，高分子鏈需要重組以此來抵消外力作用，所以f越高，時間越短，分子重組越快，E′越高，這與何曼君[28]的研究結果復合材料在高頻條件下的儲能模量要高于低頻條件下的儲能模量類似。圖3BPF/環(huán)氧樹脂復合材料的多頻動態(tài)熱力學性能Fig.3Multi-frequencydynamicalthermomechanicalpropertiesofBPF/epoxyresincomposite圖4IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的多頻動態(tài)熱力學性能Fig.4Multi-frequencydynamicalthermomechanicalpropertiesofIMBF/epoxyresincomposite2.3.1頻率對復合材料儲能模量的影響在玻璃態(tài)（–20、40℃）和橡膠態(tài)（100℃）時，根據圖3a和圖4a，并采用式（3）進行線性擬合，斜率即為k值（表1）。由表1可知，在–20℃、40℃和100℃時，IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的k值均大于BPF/環(huán)氧樹脂復合材料，說明IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料的E′對f的依賴性高于BPF/環(huán)氧樹脂復合材料，可見，BPF表面附著的CaCO3顆粒對復合材料E′的頻率依賴性具有一定影響。表1復合材料的k值Table1Thekvalueofcompositesk值kvalue試樣Sample–20℃40℃100℃BPF/環(huán)氧樹脂復合材料BPF/epoxyresincomposite28.491135.9425.8IMBPF/環(huán)氧樹脂復合材料IMBPF/epoxyresincomposite69.105372.8526.2852.3.2頻率對復合材料玻璃化轉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)氧樹脂復合材料和IMBPF/?

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博士論文
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本文編號：3568344