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剑麻/PP复合材料的结晶行为与力学性能

作　者: 吴园
导　师: 陈静波
学　校: 郑州大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 剑麻/PP复合材料形态非等温结晶动力学力学性能热分解温度
分类号: TQ327.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 2次
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内容摘要

利用天然纤维替代合成纤维制备纤维增强热塑性复合材料对于减轻环境负荷、节约能源等方面具有重要的现实意义。本文选用浆用剑麻和PP制备了剑麻/PP复合材料,通过对所制备复合材料的结晶形态,非等温结晶动力学,以及力学性能和热性能的研究,初步探讨了剑麻/PP复合材料的形态结构与性能之间的联系。剑麻的加入诱导PP形成横晶,并且剑麻/PP复合材料力学性能及热分解温度都有不同程度提高,主要工作如下：(1)利用偏光显微镜(POM)研究了(等温、非等温、剑麻含量)剑麻纤维对PP结晶形态的影响。结果表明：剑麻表面形貌及结晶温度对PP在其表面成核密度有一定影响,剑麻的加入提高了结晶起始温度,加快了结晶速度；不同结晶温度结晶横晶的生长速度符合单峰曲线关系；不同降温速率(20℃/min-50℃/min)到结晶温度恒温,横晶的生长与降温速率无关,只与恒温的温度有关；但是不同降温速率(2.5℃/min-20℃/min)到室温的变温过程中,随着降温速率的提高,开始结晶温度向低温区域移动；多根剑麻也会诱导PP形成横晶。(2)差示扫描量热仪(DSC)研究复合材料的非等温结晶动力学过程。结果表明：随着剑麻纤维含量的增加,结晶峰值温度提高,且结晶时间变短,这表明剑麻起到很好的异相成核作用,剑麻的加入对PP的熔点及结晶度基本没影响；随着降温速率的加快,结晶峰值温度向低温方向移动,且结晶区间变宽。在此基础上采用Jeziorny法、Ozawa法、Mo法对剑麻/PP复合材料的非等温结晶动力学进行了分析。结果表明：PP和复合材料结晶都分为两个阶段,两个阶段的结晶动力学参数相差很大,这说明结晶成核和晶体生长方式发生改变,并且随着降温速率的加快,结晶过程两个阶段的参数差距减小。(3)通过注塑成型制得标准样条,对复合材料进行冲击、拉伸、弯曲性能测试。结果表明：剑麻的加入,复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度有所提高。(4)用热重分析仪(TG)对不同含量剑麻/PP复合材料进行热分解温度的测定。剑麻的加入,大大提高了材料热分解温度,这可能是由于剑麻纤维缓和热应力的作用以及剑麻与基体之间的粘结等综合因素影响的结果。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-18
  1.1 选题背景  11-14
  1.2 国内外研究现状  14-15
  1.3 植物纤维/热塑性复合材料的发展趋势  15-16
  1.4 研究目的  16
  1.5 研究内容  16-18
2 剑麻对PP结晶形态的影响  18-30
  2.1 实验部分  18-20
    2.1.1 纤维表面形貌观测  18-19
    2.1.2 剑麻对PP结晶形态的影响  19-20
  2.2 结果与分析  20-29
    2.2.1 剑麻化学成分以及表面形貌  20
    2.2.2 不同结晶温度剑麻对PP结晶的影响  20-25
    2.2.3 不同降温速率剑麻对PP结晶的影响  25-28
    2.2.4 剑麻含量对PP结晶的影响  28-29
  2.3 小结  29-30
3 剑麻/PP复合材料的非等温结晶动力学  30-48
  3.1 实验部分  30-32
    3.1.1 复合材料的制备  30-31
    3.1.2 非等温结晶动力学研究  31-32
  3.2 结果与分析  32-47
    3.2.1 同一降温速率不同含量剑麻/PP复合材料的结晶特性  32-35
    3.2.2 同一含量不同降温速率剑麻/PP复合材料的结晶特性  35-40
    3.2.3 剑麻/PP复合材料的非等温结晶动力学  40-47
  3.3 小结  47-48
4 剑麻/PP复合材料的力学性能  48-59
  4.1 实验部分  48-54
    4.1.1 熔融指数的测定  48-49
    4.1.2 样条制备  49-50
    4.1.3 冲击性能测试  50-51
    4.1.4 拉伸性能测试  51-52
    4.1.5 弯曲性能测试  52-54
  4.2 结果与分析  54-58
    4.2.1 剑麻/PP复合材料流动性能  54
    4.2.2 剑麻/PP复合材料冲击性能  54-55
    4.2.3 剑麻/PP复合材料拉伸性能  55-57
    4.2.4 剑麻/PP复合材料弯曲性能  57-58
  4.3 小结  58-59
5 剑麻/PP复合材料的热稳定性  59-63
  5.1 实验部分  59-60
    5.1.1 实验原理及实验参数设定  59-60
  5.2 结果与分析  60-62
    5.2.1 剑麻处理前后TG图形分析  60
    5.2.2 纯料以及复合材料TG图形分析  60-62
  5.3 小结  62-63
6 总结与展望  63-65
  6.1 总结  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-70
致谢  70

剑麻/PP复合材料的结晶行为与力学性能

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