竹麻泡沫夾芯復(fù)合材料面板的制備及性能研究.pdf

1、玻璃纖維增強復(fù)合材料夾芯板具有輕質(zhì)、高強的特點，被廣泛應(yīng)用在建筑方面，尤其是活動板房中，但是，玻璃纖維存在生產(chǎn)過程中能耗高、對人體產(chǎn)生危害、廢棄后對環(huán)境構(gòu)成污染等問題，這些都不能滿足綠色環(huán)保的要求。近幾年，天然纖維來源廣泛、價格低廉、易分解的特點引起人們的關(guān)注，研究開發(fā)經(jīng)濟環(huán)保型復(fù)合材料，成為復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新動向。因此，研究用天然纖維增強復(fù)合材料作為夾芯板面板是十分必要的。目前，雖然已有文獻將竹材作為增強材料，但大多還是集中在竹

2、纖維的研究，成本較高，不適用于生產(chǎn)民用材料，同時，竹子結(jié)構(gòu)是不均勻的，有竹節(jié)的存在，容易劈裂，為避免竹材造成復(fù)合材料性能不穩(wěn)定，本課題選用竹片、黃麻布作為混雜增強材料制備夾芯復(fù)合材料面板。
　　首先，本文對比了堿處理對竹片、黃麻布拉伸強度的影響，發(fā)現(xiàn)竹片經(jīng)15％的稀堿液預(yù)處理20分鐘后的拉伸彈性模量、拉伸強度分別提高50.5％、12.5％，黃麻布經(jīng)5％的稀堿液預(yù)處理60分鐘后拉伸強力略有提高，而斷裂伸長率提高顯著。然后設(shè)計了四種不

3、同的鋪層方案，并以真空輔助樹脂傳遞模塑成型(VARTM)工藝制造復(fù)合材料面板，測試各面板的拉伸性能以及彎曲性能發(fā)現(xiàn)，以了解堿處理對天然纖維增強復(fù)合材料界面的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅對竹片和僅對黃麻布堿處理制得的復(fù)合材料板的拉伸性能有所提高，但在彎曲測試中伴有明顯的分層現(xiàn)象，得到的彎曲負荷和彎曲強度均較小，甚至小于未處理竹片和黃麻布制成的復(fù)合材料板。對竹片以及黃麻布全面堿處理后制成的復(fù)合材料板拉伸強度、彎曲負荷和彎曲強度均最大，且在彎曲測試中無明

4、顯分層現(xiàn)象。同時，分別對面板的兩面加載彎曲負荷時，得到的彎曲強度存在差異，說明鋪層方式會影響復(fù)合材料板的性能。
　　其次，一步法和二步法是較常用的夾芯復(fù)合材料的成型工藝，但大多文獻只使用其中一種方法，沒有將兩種成型工藝進行對比，這就無法確定兩種成型工藝制備的產(chǎn)品差異性。本課題使用相同的增強材料，即經(jīng)15％的稀堿液做預(yù)處理20分鐘后竹片以及經(jīng)5％的稀堿液預(yù)處理60分鐘后的黃麻布，分別采用一步法和二步法制備竹麻增強夾芯復(fù)合材料，并分別

5、測試這兩種試樣的拉伸剪切性能、夾芯板拉伸性能、面板彎曲性能以及芯材剪切性能，發(fā)現(xiàn)一步法制備的試樣可承受的拉伸剪切強度比二步法制備的試樣高出78.62％，拉伸性能、彎曲性能、剪切性能均比二步法試樣高出一倍多。因此，一步法制備的試樣面板與泡沫芯材膠接的效果較好、綜合性能更優(yōu)。
　　最后，采用一步法成型工藝制備竹片、黃麻增強復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)和玻璃纖維布增強的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)，分析對比不同增強材料對夾芯結(jié)構(gòu)的拉伸強度、面板彎曲強度、芯材剪