改性竹纖維-不飽和聚酯復(fù)合材料的制備及界面表征.pdf

1、天然植物纖維/不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和市場前景，受到越來越多的關(guān)注。但植物纖維與不飽和聚酯樹脂相容性較差，界面結(jié)合力弱，且纖維極易吸水，尚無法滿足一些應(yīng)用領(lǐng)域的使用要求。因此，本文對竹纖維表面化學(xué)改性處理及其對復(fù)合材料界面結(jié)合與性能的影響進(jìn)行研究，以期為竹纖維/不飽和聚酯復(fù)合材料的制備與應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
　　對竹粉和竹原纖維的形態(tài)和化學(xué)組分進(jìn)行測定，結(jié)果顯示：竹粉的長度主要分布在0.1~0.7mm區(qū)間，寬度主要分布

2、在20~220μm區(qū)間；竹原纖維的長度主要分布在10~30mm區(qū)間，寬度主要分布在40~190μm區(qū)間。竹粉和竹原纖維的長寬比差異較大，竹粉長寬比主要分布在1.5~10.5區(qū)間，而竹原纖維主要分布在40~280區(qū)間。竹粉的纖維素、聚戊糖、木質(zhì)素含量分別為：37.3%、20.1%和24.5%；竹原纖維的纖維素、聚戊糖、木質(zhì)素含量分別為：65.6%、17.1%和11.5%。竹粉和竹原纖維形態(tài)與化學(xué)成分的差異是導(dǎo)致復(fù)合材料宏觀力學(xué)性能差異的主

3、要原因。
　　采用平板模壓成型方法制備竹粉/不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料，以正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化制備工藝參數(shù)，得出最佳工藝組合為：竹粉用量100g、熱壓溫度160°C、熱壓時(shí)間20min、引發(fā)劑用量7g、促進(jìn)劑用量0.5g、稀釋劑用量1g。以甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯（IEM）為改性劑、二月桂酸二丁基錫為催化劑對竹粉進(jìn)行表面處理，制備改性竹粉增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料，結(jié)果表明：竹粉經(jīng) IEM改性后，復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提高。當(dāng)IEM用量為竹粉

4、絕干質(zhì)量的5%時(shí)，復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值，與對照相比分別提高了38.3%和36.8%，而彎曲模量和沖擊強(qiáng)度無顯著變化。隨著 IEM用量的增加，復(fù)合材料耐水性提高。
　　以 IEM為改性劑，二月桂酸二丁基錫為催化劑處理竹原纖維，依據(jù)優(yōu)化的工藝參數(shù)制備改性竹原纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料，測定其力學(xué)性能和吸水性。結(jié)果表明：竹原纖維經(jīng) IEM改性后，復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高。當(dāng)IEM用量為竹原纖維絕干質(zhì)量的3%時(shí)，復(fù)合

5、材料的拉伸強(qiáng)度最大，與對照相比提高了53.5%；當(dāng)IEM用量為竹原纖維絕干質(zhì)量的5%時(shí)，復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量最大，與對照比較分別提高了38.9%和25.9%。隨著IEM用量的增加，復(fù)合材料耐水性顯著提高。
　　采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察竹纖維/不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料的拉伸斷面微觀形貌，結(jié)果表明：竹粉和竹原纖維經(jīng) IEM改性后均被基體樹脂很好地包覆，與對照相比，改性后的纖維與樹脂界面結(jié)合較好。采用傅里葉紅外光譜（FT-