PET-竹原纖維-不飽和聚酯復合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）具有優(yōu)良的綜合性能，廣泛應用于飲料包裝瓶、合成纖維等領域。但PET在生產(chǎn)無紡布或耐高溫纖維中，纖維經(jīng)過改性處理后，無法繼續(xù)熔融紡絲利用，從而產(chǎn)生大量的PET廢纖，急待尋找其循環(huán)利用的有效方法。
　　本文采用不飽和聚酯（UPE）為基體，竹原纖維、PET纖維為增強體，通過手工鋪裝平板熱壓成型工藝制備PET廢纖/竹原纖維混雜體系增強不飽和聚酯復合材料。由于PET是熱塑性塑料，其彈性模量較低，竹纖維則具有很高

2、的比強度和比模量。因此，PET纖維與竹原纖維混雜體系充分利用各自材料的優(yōu)點，以此作為增強體制備的不飽和聚酯復合材料具有優(yōu)良的綜合性能。
　　本文研究PET廢纖和竹原纖維的梳理方式（分別梳理和混合梳理）以及兩者的質(zhì)量比對復合材料力學性能和吸水性能的影響；采用等離子體對纖維進行表面改性并分析其對復合材料力學性能的影響；利用動態(tài)熱機械分析（DMA）表征復合材料的動態(tài)力學行為；采用X射線衍射分析（XRD）測定改性前后纖維的晶體結(jié)構及結(jié)晶度

3、；采用X射線光電子能譜（XPS）表征纖維表面化學成分；用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察復合材料的拉伸斷面形貌及界面結(jié)合情況。研究得到以下結(jié)論：
　　(1)在相同纖維比例下，不同纖維梳理方式的復合材料拉伸強度無顯著差異，而纖維混合梳理的復合材料彎曲強度和彎曲模量均顯著高于分別梳理的復合材料。兩種梳理方式復合材料的力學性能均隨竹原纖維含量的增加而提高；當PET/竹原纖維質(zhì)量比為2:8時，采用纖維混合梳理所得復合材料的力學性能最佳，與分別

4、梳理的相同纖維質(zhì)量比復合材料相比，其拉伸強度、彎曲強度及彎曲模量明顯提高（15.83％、45.71%和73.69%）。
　　(2)纖維分別梳理的復合材料耐水性能比纖維混合梳理的復合材料好，竹原纖維比例為80%時，分別梳理試件最大含水率比混合梳理的降低了64.29%。復合材料中竹原纖維比例越高，復合材料的吸水率越大。纖維混合梳理的復合材料試件的水分擴散系數(shù)明顯高于纖維分別梳理的復合材料。溫度對纖維分別梳理復合材料的擴散系數(shù)影響較小，

5、對于纖維混合梳理的復合材料，沸水條件下復合材料的水分擴散系數(shù)顯著高于室溫下的。
　　(3)DMA分析表明：復合材料的儲能模量隨竹原纖維含量的增加而增加，但竹原纖維含量增加會明顯降低復合材料的熱穩(wěn)定性，這是竹原纖維熱穩(wěn)定性較差所致。復合材料的損耗因子tanδ隨PET含量的增加而增加，這是由于PET含有更多的柔性分子鏈，受力時更易發(fā)生形變，阻尼效應明顯增加。
　　(4)XRD分析結(jié)果表明：竹原纖維經(jīng)等離子體處理后，纖維表面的低分

6、子雜質(zhì)被清除，同時發(fā)生表面刻蝕等物理變化，破壞纖維素的非結(jié)晶區(qū)，從而提高纖維的相對結(jié)晶度。
　　(5)等離子體表面改性后顯著提高復合材料的拉伸強度、彎曲強度和彎曲模量。采用處理時間3min、功率為30W的等離子體改性工藝，復合材料的綜合力學性能最佳。其拉伸強度、彎曲強度和彎曲模量較對照分別提高了16.51%、11.85%、19.33%。
　　(6)XPS分析表明：等離子體處理纖維后，復合材料表面的含氧官能團和含氮官能團增加。