三維正交苧麻機(jī)織物增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、天然植物纖維具備質(zhì)輕價(jià)廉、比強(qiáng)度高和可自然降解等優(yōu)點(diǎn)，其與熱塑性樹脂復(fù)合，能開發(fā)出具有環(huán)境友好、可回收、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)的綠色復(fù)合材料。論文基于苧麻織物增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，首先對(duì)比了苧麻平紋機(jī)織物鋪層和苧麻三維正交機(jī)織物增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能，然后研究了使用聚丙烯的有機(jī)溶液預(yù)浸的三維正交苧麻機(jī)織物增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能，以及通過化學(xué)接枝改性聚丙烯，并將其作為增容劑來改善聚丙烯與苧麻之間的界面性能以及增容作用對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能

2、的影響，研究結(jié)果可為植物纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂這一類綠色復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工制備方面提出新的思路并奠定良好的理論基礎(chǔ)。
　　 本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 l比較苧麻平紋機(jī)織物鋪層和三維正交機(jī)織物增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能。由于國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于植物纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的研究主要集中于采用短纖維或者二維織物作為增強(qiáng)體，但由于這類復(fù)合材料力學(xué)性能不高或?qū)娱g性能不佳的缺點(diǎn)。所以本論文采用三維正交機(jī)織物作為增強(qiáng)體，以探討其

3、對(duì)綠色復(fù)合材料在力學(xué)性能方面的提高和影響。本文實(shí)驗(yàn)中織造了不同緯密的織物，以比較其對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。本論文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都用復(fù)合材料的纖維體積含量進(jìn)行了歸一化，以便更客觀地比較材料性能。結(jié)果表明:兩種不同預(yù)制件結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料在厚度相近的條件下，三維正交織物增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸和彎曲歸一化強(qiáng)度及模量都比二維織物鋪層增強(qiáng)復(fù)合材料更優(yōu)異，破壞模式也有較大的差別;在沖擊性能方面，三維復(fù)合材料的歸一化沖擊強(qiáng)度和總吸收能量均明顯大于二維復(fù)合材料。

4、
　　 2聚丙烯熔融粘度大，流動(dòng)性能差;苧麻短纖紗的捻度高，纖維抱合力大，所以存在樹脂浸潤(rùn)織物困難的問題，這將會(huì)嚴(yán)重影響復(fù)合材料的性能。由于聚丙烯在加熱時(shí)可以被有機(jī)溶劑溶解，當(dāng)溫度降低或者加入沉淀劑以后聚丙烯將會(huì)析出，并程細(xì)小的顆粒狀，所以可以應(yīng)用這一性質(zhì)將聚丙烯均勻地分散在織物中。本論文研究了使用聚丙烯有機(jī)溶液預(yù)浸苧麻織物的制備方法，并研究了經(jīng)過預(yù)浸的織物增強(qiáng)的復(fù)合材料和其力學(xué)性能。結(jié)果表明:經(jīng)過聚丙烯溶液預(yù)浸的三維正交機(jī)織苧

5、麻織物增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料與未經(jīng)預(yù)浸的織物所增強(qiáng)的復(fù)合材料相比，其拉伸和彎曲的歸一化強(qiáng)度及模量、沖擊的歸一化強(qiáng)度及總吸收能量都有明顯地提高。這是由于聚丙烯樹脂對(duì)紗線和纖維的浸潤(rùn)度有較大地提高和改善，樹脂可以有效地將載荷傳遞給增強(qiáng)紗線和纖維。
　　 3聚丙烯是非極性材料，其表面能低、分子規(guī)整、排列整齊、粘結(jié)性能不強(qiáng)，而植物纖維為極性，親水性物質(zhì)，所以植物纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的界面性能較差是此類材料所存在的一個(gè)較難解決的問題。論文