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植物纤维增强热塑性树脂复合材料的开发

作　者: 王春红
导　师: 王瑞
学　校: 天津工业大学
专　业: 纺织工程
关键词: 竹原纤维热塑性复合材料模压成型工艺力学性能模糊综合评判
分类号: TQ327.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

植物纤维增强热塑性复合材料具有韧性好、环保绿色、废弃处理容易、质量轻及可持续发展等优点,在国外已被用于汽车、建筑等民用领域,而国内这方面的研究刚刚处于起步阶段。本课题选择力学性能较为优良的竹、麻纤维制作热塑性复合材料,旨在节省钢材、木材及替代普通工程塑料,以加速复合材料民用化的发展,在环境保护和资源保护方面都有非常重要的意义。课题研究包括四部分内容,分别是竹原纤维的提取、原材料的准备与性能分析、预成型件和复合材料的制备与性能测试分析、复合材料力学性能的模糊综合评判。竹原纤维的力学性能优于麻纤维,但由于国内外对竹原纤维的制取工艺研究得不够成熟,课题在借鉴麻纤维化学脱胶工艺的基础上,采用最优设计方法对爆破后的竹原纤维提取工艺进行了优化设计,提取出拉伸强度为5.5cN/dtex、纤维长径比为2000:1、柔软度较高、适用于非织造工艺的竹原纤维。纤维性能测试中主要对增强纤维和基体纤维的力学、热学性能进行了测试,测定出竹原、亚麻纤维的热分解温度分别是302.3℃、324℃,亚麻纤维的拉伸强度为5.2cN/dtex;基体纤维中低熔点聚酯、聚丙烯纤维的大致熔点分别是165℃、168.94℃,测试结果可以为模压温度的确定提供依据。将增强、基体纤维混合体充分开松混合后在梳理机上梳理成网以制备预成型件,为了提高纤维网中增强纤维分布的均匀性,采用了三遍梳理工艺,采用平行铺网方式制备的预成型件定重为1200g/m~2,其中增强、基体纤维的混比被确定为40:60,50:50或60:40;采用模压成型工艺制备复合材料,模压时间、压力分别被确定为30min、30MPa,低熔点聚酯基复合材料、聚丙烯复合材料的模压温度分别被确定为165℃和190℃;通过对材料拉伸断面的SEM图片分析,阐明了竹原纤维与低熔点聚酯的良好界面相容性。依据部分实验结果,采用模糊综合评判的方法对材料的力学性能进行了评定与优化,确定出了力学性能最为优良的三种材料分别为:竹原纤维/低熔点聚酯基复合材料(40:60),竹原、亚麻纤维/聚丙烯基复合材料(25:25:50),竹原纤维/聚丙烯基复合材料(50:50),三种材料的纵横向拉伸强度均超过了80MPa,纵横向弯曲强度均超过了350MPa。通过与普通工程用玻璃纤维增强塑料之间的性能比较与分析,判断出课题所开发出的材料可适用于汽车、建材领域的产品。

植物纤维增强热塑性树脂复合材料的开发

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