麻纖維聚丙烯復(fù)合材料的阻燃與吸濕性能研究

1、分類號(hào)：TQ321單位代碼：?jiǎn)挝淮a：10190研究生學(xué)號(hào)：研究生學(xué)號(hào)：201404039密級(jí)：公開公開碩士學(xué)位論文麻纖維聚丙烯復(fù)合材料的阻燃與吸濕性能研究TheFlameRetardancyMoistureAbsptionofFiberPolypropyleneComposites研究生姓名研究生姓名：胡求學(xué)專業(yè)：材料學(xué)（高分子）材料學(xué)（高分子）指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師及職稱及職稱：呼微（教（教授）授）培養(yǎng)單位：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)201

2、7年6月萬(wàn)方數(shù)據(jù)研究生學(xué)位論文I摘要近些年來(lái)，隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，可再生、可降解的生物高分子材料成為人們的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)化學(xué)纖維和玻璃纖維相比，天然纖維具有比強(qiáng)度高、可降解等優(yōu)點(diǎn)，將逐漸取代傳統(tǒng)纖維在復(fù)合材料中的應(yīng)用。聚丙烯是一種通用塑料，具有耐熱、易加工等特點(diǎn)。天然植物纖維可以作為聚丙烯的增強(qiáng)材料，提高復(fù)合材料的綜合使用性能。本研究主要探索通過化學(xué)改性麻纖維來(lái)提高麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性和吸濕性能的方法，以制備綜合性

3、能優(yōu)異的低成本天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。為了改善天然纖維增強(qiáng)聚丙烯(PP)復(fù)合材料的吸濕性和力學(xué)性能，本研究對(duì)亞麻布在堿處理的基礎(chǔ)上分別進(jìn)行了三種簡(jiǎn)單的水相改性：即硅烷偶聯(lián)劑：N[3(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(AAPTS)，表面活性劑：十八烷基三甲基溴化銨(STAB)，以及N[3(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺十八烷基三甲基溴化銨(AAPTSSTAB)的硅烷偶聯(lián)劑表面活性劑協(xié)同改性。紅外分析可知，經(jīng)三種改性方法處理后，亞麻布表面都被成功接枝上

4、了烷基長(zhǎng)烴鏈。將改性的亞麻布與PP采用熔融熱壓的方法制備復(fù)合材料，改善了復(fù)合材料的吸濕性，同時(shí)提高天然纖維與基體間的界面結(jié)合力及復(fù)合材料的力學(xué)性能。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了吸濕率、力學(xué)性能的表征與分析，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過STAB改性后的復(fù)合材料(PPF2)的吸濕性比未處理的亞麻布復(fù)合材料(PPF)和AAPTS改性亞麻面復(fù)合材料(PPF1)分別降低了22.4%和24.5%。PPF2的拉伸強(qiáng)度比PPF和PPF1分別提高了30%和6%。研究結(jié)果表明，經(jīng)過

5、表面活性劑STAB改性的亞麻布在改善復(fù)合材料的吸濕性和提高其力學(xué)性能方面效果最好。本研究還采用氫氧化鈉和氯化鈣的混合溶液原位改性白麻纖維以提高白麻纖維的阻燃性，通過傅立葉紅外光譜分析(FTIR)和掃描電鏡(SEM)表征分析證明，經(jīng)過無(wú)機(jī)鈣鹽改性后的天然纖維表面上成功的鍵合上了鈣離子，形成了鈣烷氧化物。根據(jù)FTIR和X射線衍射儀（XRD）分析熱降解前后白麻纖維的成分變化可知，熱降解后白麻纖維的殘?zhí)恐杏休^多的碳酸鈣。因此我們認(rèn)為，燃燒過程中

6、，白麻纖維表面的鈣烷氧化物與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣和二氧化碳，并且在分解過程中還會(huì)吸收熱量，這些因素的作用改善了白麻纖維的阻燃性。將改性白麻與PP進(jìn)行熔融復(fù)合制備復(fù)合材料，研究表明，添加50%的改性白麻纖維和15%聚磷酸銨的聚丙烯復(fù)合材料（PPF15015R）的氧指數(shù)（LOI）為25.5%，較聚丙烯的氧指數(shù)（18.5%）提高了7%，完全達(dá)到了自熄的程度。通過拉伸測(cè)試可知，添加纖維含量為50%