天然纖維增強聚合物復(fù)合材料在許多領(lǐng)域具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值,但增強纖維的加工分散困難和復(fù)合材料界面相容性差一直是限制其在高附加值領(lǐng)域應(yīng)用的主要因素。工業(yè)生產(chǎn)的纖維素纖維表面具有強極性,容易發(fā)生纖維團聚,傳統(tǒng)擠出共混的加工方法無法有效地獲得纖維分散均勻的高性能復(fù)合材料。本研究提出采用機械球磨的方法,對纖維素纖維進行一步式粉碎、活化以及表面改性,提高纖維增強聚合物復(fù)合材料的加工分散性能和界面相容性,進而提升復(fù)合材料的綜合性能。具體方法為:采用球磨法對蓬松團聚的長纖維素纖維進行處理,在減小纖維尺寸的同時,破壞或減弱纖維素分子間和分子內(nèi)的氫鍵連接,降低纖維素的結(jié)晶度;在球磨過程中,利用機械/化學(xué)反應(yīng)對纖維素顆粒表面進行改性,將改性后的纖維素顆粒與聚丙烯進行熔融共混、造粒,然后注塑成型,對樣品的加工性能、結(jié)晶性能和力學(xué)性能進行表征。具體的研究方法及結(jié)果如下:(1)研究球磨法對團聚的長纖維進行粉碎、活化處理過程中參數(shù)對球磨纖維素顆粒的影響。分析球磨過程中的球磨時間、球磨轉(zhuǎn)速、填料質(zhì)量比、磨球大小及纖維素含水率等參數(shù)對球磨后的纖維素顆粒的粒徑、形貌、表面積、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性和球磨能耗效率等的影響。球...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 天然纖維增強復(fù)合材料概述
        1.2.1 木質(zhì)纖維素纖維
        1.2.2 界面性能
        1.2.3 纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)及其可及性
        1.2.4 聚合物基體
    1.3 天然纖維增強復(fù)合材料的問題與不足
        1.3.1 主要問題
        1.3.2 研究現(xiàn)狀與不足
    1.4 機械/化學(xué)法
    1.5 研究目的意義,內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.5.1 目的意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 本文的創(chuàng)新點
2 球磨法粉碎制備纖維素顆粒
    2.1 引言
    2.2 實驗原料和方法
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 球磨參數(shù)研究
        2.2.3 球磨后纖維素顆粒表征
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 球磨時間對球磨纖維素顆粒尺寸的影響
        2.3.2 球磨轉(zhuǎn)速對球磨纖維素顆粒尺寸的影響
        2.3.3 球料質(zhì)量比對球磨纖維素顆粒尺寸的影響
        2.3.4 磨球直徑及組合對球磨纖維素顆粒尺寸的影響
        2.3.5 纖維素含水率對球磨纖維素顆粒尺寸的影響
        2.3.6 纖維形貌分析
        2.3.7 XRD結(jié)果分析
        2.3.8 拉曼譜圖分析
        2.3.9 熱穩(wěn)定性分析
        2.3.10 比表面積及能耗分析
    2.4 本章小結(jié)
3 纖維素顆粒增強聚丙烯復(fù)合材料
    3.1 引言
    3.2 實驗原料和方法
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 復(fù)合材料制備
        3.2.3 填料特征分析
        3.2.4 流變行為分析
        3.2.5 結(jié)晶行為分析
        3.2.6 拉伸性能分析
        3.2.7 復(fù)合材料斷面形貌分析
        3.2.8 吸水性檢測
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 纖維素顆粒特點分析
        3.3.2 加工流變分析
        3.3.3 結(jié)晶行為分析
        3.3.4 力學(xué)性能分析
        3.3.5 掃描電子顯微鏡
        3.3.6 吸水率分析
    3.4 本章小結(jié)
4 機械/化學(xué)法混酐改性纖維素顆粒
    4.1 引言
    4.2 實驗原料和方法
        4.2.1 原料
        4.2.2 乙酸/油酸混合酸酐的制備
        4.2.3 混合酸酐纖維素酯的制備
        4.2.4 液相色譜分析
        4.2.5 紅外分析
        4.2.6 核磁共振分析
        4.2.7 纖維素酯化反應(yīng)取代度計算
        4.2.8 熱重分析
        4.2.9 接觸角
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 混合酸酐制備反應(yīng)
        4.3.2 混合纖維素酯的制備
        4.3.3 熱穩(wěn)定性分析
        4.3.4 球磨時間對纖維素酯化反應(yīng)的影響
        4.3.5 摩爾比對纖維素酯化反應(yīng)的影響
        4.3.6 接觸角分析
    4.4 本章小結(jié)
5 混酐改性纖維素顆粒增強聚丙烯復(fù)合材料
    5.1 引言
    5.2 實驗原料和方法
        5.2.1 原料及方法
        5.2.2 轉(zhuǎn)矩流變儀檢測
        5.2.3 旋轉(zhuǎn)流變儀檢測
        5.2.4 差式掃描量熱分析
        5.2.5 力學(xué)性能檢測
        5.2.6 復(fù)合材料斷面形貌分析
        5.2.7 吸水性檢測
    5.3 實驗結(jié)果與討論
        5.3.1 加工流變性能分析
        5.3.2 結(jié)晶行為分析
        5.3.3 力學(xué)性能分析
        5.3.4 界面形貌分析
        5.3.5 吸水率分析
    5.4 本章小結(jié)
6 纖維素基β晶成核劑的機械/化學(xué)法制備及其對聚丙烯復(fù)合材料性能的影響
    6.1 引言
    6.2 實驗原料和方法
        6.2.1 實驗原料
        6.2.2 樣品改性及復(fù)合材料制備
        6.2.3 紅外分析
        6.2.4 核磁共振分析
        6.2.5 熱重分析
        6.2.6 差式掃描量熱分析
        6.2.7 力學(xué)性能檢測
        6.2.8 偏光顯微鏡
    6.3 實驗結(jié)果與討論
        6.3.1 成核劑合成
        6.3.2 熱穩(wěn)定性分析
        6.3.3 結(jié)晶行為分析
        6.3.4 XRD結(jié)果分析
        6.3.5 成核機理分析
        6.3.6 力學(xué)性能分析
        6.3.7 晶體形貌分析
        6.3.8 非等溫結(jié)晶熱動力學(xué)分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
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本文編號：3832369