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西瓜藤纤维（WF）/iPP复合材料的制备及结晶行为研究

作　者: 廖徐霞
导　师: 李倩
学　校: 郑州大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 西瓜藤纤维(WF) 提取 WF/iPP复合材料结晶形态结晶动力学
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

材料的结晶行为对聚合物基体的力学性能有很大的影响,本文以西瓜藤为原料,提取其中的纤维作为增强相,制备西瓜藤纤维(WF)/聚丙烯(iPP)复合材料,研究WF对iPP结晶行为的影响。主要工作如下：1.WF的提取工艺及性能分析：用稀释的酸碱溶液溶解西瓜藤原料中的非纤维素成分,提取高纤维素含量的WF,并分别用热重分析仪(TGA)、红外光谱仪(FTIR)和广角X射线衍射仪(WAXD)对WF的热稳定性、组成和结晶度进行分析,通过正交实验,得出一组最优的工艺条件。2.复合材料的制备工艺及性能分析：用哈克混炼机制备WF/iPP复合材料；用偏光显微镜(POM)、差示扫描量热仪(DSC)及WAXD分析WF含量、WF表面处理、等温结晶温度、降温速率对iPP结晶形态、结晶度等的影响；用TGA分析WF的加入对复合材料热稳定性的影响；用Avrami方程和Caze方程描述复合材料的结晶动力学；用Kissinger方法计算复合材料的结晶活化能。通过以上实验和分析,得出的结论主要有：1.采取酸煮—碱处理—漂白—碱处理—漂白的工艺顺序,其中碱浓度分别为7.5%、12.5%,碱处理温度均为130℃时提取得到的WF的各项性能最佳。2.WF是iPP有效的成核剂：(1)随着WF含量的增加,球晶尺寸变小,结晶峰温度提高,半结晶时间缩短,且在纤维表面有横晶形成；(2)硅烷处理使WF的成核速度加快；(3)等温结晶温度越高,结晶速度越慢,且温度越高,越不利于横晶的形成；降温速率越大,结晶峰温度越低；(4)WAXD和DSC的结果表明,WF/iPP复合材料的结晶度随着降温速率的增大而减小,WF的加入使体系的结晶度低于纯iPP的结晶度；β晶的相对含量随着WF含量的增加、降温速率的增大而逐渐降低,WF表面经硅烷处理后,该体系的p晶几乎不存在；(5)WF的加入使体系的结晶活化能反而高于纯iPP的结晶活化能。3.WF的存在使iPP的热稳定性提高：WF/iPP复合材料的TGA分析表明,WF的加入提高了iPP的热稳定性,但在热分解过程中,WF先于iPP发生分解。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
图和附表清单  10-12
符号说明  12-13
1 绪论  13-25
  1.1 研究背景  13
  1.2 植物纤维  13-15
    1.2.1 化学组成  13-14
    1.2.2 纤维提取  14-15
  1.3 植物纤维/热塑性塑料复合材料  15-18
    1.3.1 植物纤维/热塑性塑料复合材料的概念  15
    1.3.2 植物纤维/热塑性塑料复合工艺的研究现状  15-18
  1.4 基体材料  18-20
    1.4.1 聚丙烯的性质及存在的问题  18
    1.4.2 聚丙烯材料的研究现状  18-20
  1.5 聚合物及复合材料的结晶行为  20-23
    1.5.1 聚丙烯及其复合材料的多晶现象  20-22
    1.5.2 结晶动力学理论  22-23
  1.6 本课题研究的主要内容  23-25
2 西瓜藤纤维(WF)的提取工艺及性能分析  25-37
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-29
    2.2.1 实验原料及试剂  25
    2.2.2 实验设备  25-26
    2.2.3 实验过程  26-28
    2.2.4 实验表征  28-29
  2.3 结果与讨论  29-36
    2.3.1 热稳定性分析  29-31
    2.3.2 组成成分分析  31-32
    2.3.3 结晶度分析  32-33
    2.3.4 正交实验  33-36
  2.4 本章小结  36-37
3 WF/iPP复合材料的结晶及熔融行为  37-58
  3.1 引言  37
  3.2 实验部分  37-41
    3.2.1 实验原料  37
    3.2.2 WF表面处理  37-38
    3.2.3 WF/iPP复合材料制备  38
    3.2.4 实验表征  38-41
  3.3 结果与讨论  41-57
    3.3.1 结晶形态  41-49
    3.3.2 熔融行为  49-52
    3.3.3 晶相结构  52-53
    3.3.4 结晶度和β-iPP的相对含量  53-56
    3.3.5 热稳定性  56-57
  3.4 本章小结  57-58
4 WF/iPP复合材料的结晶动力学  58-75
  4.1 引言  58-59
  4.2 实验部分  59
    4.2.1 实验原料及样品制备  59
    4.2.2 实验表征  59
  4.3 结果与讨论  59-73
    4.3.1 等温结晶动力学  59-64
    4.3.2 非等温结晶动力学  64-73
  4.4 本章小结  73-75
5 总结与展望  75-77
  5.1 总结  75-76
  5.2 展望  76-77
参考文献  77-84
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  84-85
致谢  85

西瓜藤纤维（WF）/iPP复合材料的制备及结晶行为研究

内容摘要

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