棕櫚纖維表面改性及其增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料的界面性能研究.pdf

1、隨著不可再生資源的日益枯竭和人類環(huán)保意識的逐步提高，對天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的開發(fā)和研究越來越受到人們的關(guān)注。增強(qiáng)用的天然纖維來源廣泛，屬可再生資源，采用的熱塑性基體可溶可熔，天然纖維增強(qiáng)熱塑性基體復(fù)合材料對環(huán)境保護(hù)較為有利，給復(fù)合材料的回收帶來幫助。但天然纖維吸水性強(qiáng)，熱塑性基體疏水，兩相間的界面相容性差，需要通過纖維的改性來改善界面性能。
　　 本課題主要通過對棕櫚纖維的表面改性來改善棕櫚纖維與聚丙烯基體間的界面性能。首先，通

2、過設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化堿處理和熱處理的工藝參數(shù)，考查堿處理濃度、堿處理溫度、熱處理溫度、熱處理時(shí)間四個(gè)因素，每個(gè)因素安排四個(gè)水平，采用纖維改性后的靜態(tài)接觸角表征纖維浸潤性的改變狀況，改性纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的橫向拉伸性能作為力學(xué)性能指標(biāo)，通過對這兩個(gè)指標(biāo)的正交分析得出最優(yōu)堿處理、熱處理工藝方案為堿處理濃度10％;執(zhí)處理溫度110℃;堿處理時(shí)間12h;熱處理時(shí)間30min。其次，將上述最優(yōu)堿熱處理工藝作為纖維的預(yù)處理工藝，在預(yù)處理的基礎(chǔ)上對

3、纖維施加三種不同的化學(xué)改性處理方法:聚氯乙烯(PVC)包覆改性、馬來酸酐(MA)接枝改性、硬脂酸改性。針對每種改性方法，利用掃描電子顯微鏡(SEM)測試改性后纖維的表面形貌，利用傅里葉紅外光譜儀對纖維進(jìn)行紅外光譜分析，采用微機(jī)控制萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試改性纖維增強(qiáng)聚丙烯基復(fù)合材料的橫向和縱向拉伸性能，采用SEM觀察復(fù)合材料拉伸斷口的形態(tài)，來判斷改性效果。經(jīng)過拉伸實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)據(jù)間的比較發(fā)現(xiàn):當(dāng)PVC包覆的濃度為2％時(shí)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的橫向和

4、縱向拉伸強(qiáng)度均達(dá)到最大值，且此時(shí)改性纖維的表面PVC薄膜分布均勻，纖維的紅外光譜圖上羥基吸收峰較未改性時(shí)明顯降低，觀察拉伸斷口時(shí)纖維被拔出，基體發(fā)生開裂;當(dāng)馬來酸酐接枝改性的濃度為20％，纖維表面均勻分布細(xì)小顆粒狀白色物質(zhì)，紅外光譜圖上羥基的吸收峰顯著減弱，此濃度下纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的橫向和縱向拉伸強(qiáng)度均達(dá)到最大值，觀察復(fù)合材料拉伸斷面發(fā)現(xiàn)纖維與基體界面發(fā)生輕微脫粘;當(dāng)硬脂酸的改性濃度為15％時(shí)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的橫向和縱向拉伸強(qiáng)度達(dá)到最