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竹粉增强HDPE复合材料流变性能研究

作　者: 陈恩惠
导　师: 杨文斌
学　校: 福建农林大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 竹塑复合材料动态流变性能似固体行为 Payne效应
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

竹塑复合材料属于多相填充共混物，在加工过程当中其内部结构变化较为复杂，不仅要考虑到塑料本身结构变化，还需要考虑到填料的影响。本实验采用旋转流变仪，研究竹粉含量、偶联剂含量、润滑剂含量以及温度对竹塑复合材料动态流变性能的影响,探索竹塑复合体系内部粒子网络结构的形成与破坏。通过实验发现HDPE易在高温下发生氧化交联，对竹塑复合材料的动态流变性能产生影响。抗氧剂的加入能够改善HDPE的热稳定性，减小因HDPE高温氧化而引起的竹塑复合材料动态流变行为的影响。通过改变竹粉含量，研究竹粉含量对竹塑复合材料“Payne”效应及“似固体行为”的影响。由实验结果可得,随着竹粉含量的增加，高填充体系对“Payne”效应敏感度更高，也更易在低频区域出现第二平台，表现出似固体行为。同时低填充体系比高填充体系在小应变区具有更宽的线性粘弹性区域。随着温度的不断升高，竹塑复合材料的粘弹模量不断减小，粘度也不断减小。温度升高降低了竹塑复合材料“Payne”效应的敏感度，对似固体行为的敏感度没有明显影响。且当竹粉含量Φ=30份时，竹塑复合材料的拉伸强度与弯曲强度都最大。通过改变偶联剂（铝钛复合偶联剂）含量，研究偶联剂含量对竹塑复合材料“Payne”效应及“似固体行为”的影响。偶联剂的加入对竹塑料复合体系内部微观结构产生了一定的影响。偶联剂含量的变化对竹塑复合材料“Payne“效应没有明显的影响，但降低了复合体系对似固体行为的敏感度，且动态复合模量都变小，粘度也变小。这表明偶联剂的加入在一定程度上改善了竹粉在复合体系当中的分散性，改善了竹塑复合材料相容性。通过改变润滑剂（硬酯酸钙润滑剂）含量，研究润滑剂含量对竹塑复合材料“Payne”效应及“似固体行为”的影响。润滑剂含量的变化，对竹塑复合材料“Payne”效应敏感度没有明显影响，但降低了复合体系对似固体行为的敏感度。且当润滑剂含量Φ>1%之后，润滑剂含量继续提高已对动态流变模量不再起到影响了。当润滑剂含量Φ=2%时，竹塑复合材料的拉伸强度及弯曲强度最大。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-26
  1.0 植物纤维增强树脂复合材料研究背景  13-16
    1.0.1 植物纤维增强树脂的研究主要存在的问题  14
    1.0.2 植物纤维增强树脂国内外研究现状  14-16
  1.1 竹纤维增强树脂复合材料作用机理及研究现状  16-18
    1.1.1 竹塑复合材料增强机理  17
    1.1.2 竹塑复合材料研究现状  17-18
  1.2 本实验所用添加剂的作用机理  18-20
    1.2.1 偶联剂作用机理  18-19
    1.2.2 润滑剂作用机理  19-20
  1.3 聚合物流变学简介  20-23
    1.3.1 填充聚合物的流变特性  21-22
    1.3.2 填充聚合物体系的动态流变行为表征  22-23
  1.4 流变测试仪器及工作原理  23-25
    1.4.1 转矩流变仪  23-24
    1.4.2 毛细管流变仪  24
    1.4.3 旋转流变仪  24-25
  1.5 本论文选题内容及意义  25-26
第二章 HDPE的动态流变行为  26-31
  2.1 前言  26
  2.2 实验原料及仪器  26-27
    2.2.1 实验原料  26
    2.2.2 仪器设备  26-27
  2.3 竹粉/HDPE复合材料试样制备及工艺流程  27-28
    2.3.1 原料配比  27
    2.3.2 工艺流程  27-28
    2.3.3 流变测试条件  28
  2.4 实验结果及讨论  28-30
    2.4.1 纯HDPE与HDPE/抗氧剂的应变扫描对比  28-29
    2.4.2 纯HDPE与HDPE/抗氧剂动态流变性能对比  29-30
  2.5 总结  30-31
第三章不同竹粉含量对竹粉/HDPE复合材料动态流变行为的影响  31-45
  3.1 前言  31
  3.2 实验原料及仪器  31-32
    3.2.1 实验原料  31
    3.2.2 仪器设备  31-32
  3.3 竹粉/HDPE复合材料试样制备及工艺流程  32-33
    3.3.1 原料配比  32-33
    3.3.2 工艺流程  33
  3.4 实验结果及讨论  33-43
    3.4.1 竹粉含量与Payne效应  33-36
      3.4.1.1 150℃时竹粉含量对“Payne”效应的影响  34-36
      3.4.1.3 竹粉含量为20份时竹塑复合体系不同温度与Payne效应  36
    3.4.2 竹粉含量与似固体行为  36-42
      3.4.2.1 150℃时不同竹粉含量对似固体行为的影响  36-39
      3.4.2.2 竹粉含量为20份时不同温度对似固体行为的影响  39-42
    3.4.3 竹粉含量与力学性能  42-43
  3.5 总结  43-45
第四章不同偶联剂含量对竹粉/HDPE复合材料动态流变行为的影响  45-59
  4.1 前言  45
  4.2 实验原料及仪器  45-46
  4.3 竹粉/HDPE复合材料试样制备及工艺流程  46
    4.3.1 原料配比  46
  4.4 实验结果及讨论  46-57
    4.4.1 偶联剂含量与Payne效应  46-50
      4.4.1.1 150℃时偶联剂含量对“Payne”效应的影响  46-48
      4.4.1.2 200℃时偶联剂含量对Payne效应影响  48-49
      4.4.1.3 偶联剂含量为5%时竹塑复合体系温度与Payne效应  49-50
    4.4.2 偶联剂含量与似固体行为  50-56
      4.4.2.1 160℃时不同偶联剂含量对似固体行为的影响  50-53
      4.4.2.2 偶联剂含量为2%时不同温度对似固体行为的影响  53-56
    4.4.3 偶联剂含量与力学性能  56-57
  4.5 总结  57-59
    4.5.1 通过应变扫描得出以下结论  57
    4.5.2 通过频率扫描得出以下结论  57-58
    4.5.3 机械性能  58-59
第五章不同润滑剂含量对竹粉/HDPE复合材料动态流变行为的影响  59-71
  5.1 前言  59
  5.2 实验原料及仪器  59-60
    5.2.1 实验原料  59
    5.2.2 仪器设备  59-60
  5.3 竹粉/HDPE复合材料试样制备及工艺流程  60
    5.3.1 原料配比  60
    5.3.2 工艺流程  60
  5.4 实验结果及讨论  60-69
    5.4.1 润滑剂含量与Payne效应  60-63
      5.4.1.1 150℃时润滑剂含量对Payne效应的影响  60-61
      5.4.1.2 200℃时润滑剂含量对Payne效应影响  61-62
      5.4.1.3 润滑剂为4g时竹塑复合体系温度与Payne效应  62-63
    5.4.2 润滑剂含量与似固体行为  63-68
      5.4.2.1 180℃时不同润滑剂含量对似固体行为的影响  63-66
      5.4.2.2 润滑剂添加量为2%时不同温度对似固体行为的影响  66-68
    5.4.3 润滑剂含量与力学性能  68-69
  5.5 总结  69-71
第六章结论  71-73
参考文献  73-77
硕士期间发表的学术论文  77-78
致谢  78

竹粉增强HDPE复合材料流变性能研究

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