下载文档原格式
麻纤维增强复合材料性能作者：轻化081 王龙摘要麻纤维具有价廉质轻、自然降解、比强度和比模量高等特性，广泛应用于纤维增强复合材料的制备．本文评述了这类复合材料的研究现状，系统地介绍黄麻纤维增强复合材料的制备，分析评论了麻纤维的结构特点、纤维表面改性以及复合材料的各种力学性能．关键词：复合材料，评述，黄麻纤维，聚丙烯纤维，热塑性树脂，复合材料，工艺参数，力学性能前言：近年来，用自然界中资源最丰富的天然植物纤维替代现在广泛使用的玻璃纤维等合成增强纤维，开发具有优良性能和价格低的复合材料的研究，已引起人们的高度重视．植物纤维价廉质轻、比强度和比刚度高以及可生物降解等优良特性，是其他的增强材料无法比拟的．在天然植物纤维中，麻类纤维不仅具有很高的强度和模量，同时具有纤维素质硬、耐摩擦、耐腐蚀的特点．我国的麻类资源极其丰富，是世界上麻分布最广、产量最多的国家之一．目前用麻纤维制备植物纤维增强复合材料的研究已经在欧美、日本和我国广泛展开，有的科研成果也已进入实用推广阶段，显示出良好的应用前景．国内已有研究者对剑麻、黄麻纤维增强复合材料的研究进展分别做了相关的综述和评价【1-3】，但是还没有对所有麻类纤维增强复合材料进行全面地、系统地评述．本文在介绍各类麻纤维的概况和特性的基础上，全面地综述国内外黄麻纤维增强复合材料的研究进展，归纳总结了国内外研究的特点，以期促进相关的基础研究和应用开发。
1麻纤维的概况和力学性能按照从其植物本体抽取部位的不同来定义区分，各类麻纤维包括一年生或多年生草本双叶子植物皮层的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维．韧皮纤维主要有苎麻(Ramie)、亚麻(Flax)、黄麻(Jute)、大麻(Hemp)和洋麻(Kenaf)等；叶纤维则包括剑麻(Sisa1)和蕉麻(Abaca)等．其中黄麻和洋麻等韧皮纤维胞壁木质化，纤维短，多用于纺制绳索和包装用麻袋等；亚麻等胞壁不木质化，纤维的粗细长短同棉纤维相近，广泛用于纺织原料等；叶纤维则比韧皮纤维粗硬，主要用于麻绳、麻袋和手工艺品等。
黄麻纤维增强聚酯复合材料的制备与力学性能李瑞;白天;Duviol Tadondzo Tatou;薛昊;徐灿;韩广萍;王戈;程海涛【摘要】以二维编织结构的黄麻纤维为增强体,以不饱和聚酯为基体树脂,通过模压工艺制备黄麻纤维/聚酯复合材料,考查了模压压力和温度等条件对复合材料力学性能的影响.结果表明:随着模压压力的升高,复合材料的力学性能呈增大趋势;在相同模压压力下,低温条件下的力学性能优于高温.在考查范围内,当模压温度为30℃,压力为6 MPa时复合材料的力学性能最好.扫描电镜观察材料内部结构显示,高温条件下制备的复合材料中存在大量气孔,影响力学性能;在相同温度下,压力越大复合材料中纤维与基体树脂的结合越紧密.【期刊名称】《东北林业大学学报》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】4页(P57-60)【关键词】黄麻纤维;不饱和聚酯;复合材料;模压成型;力学性能【作者】李瑞;白天;Duviol Tadondzo Tatou;薛昊;徐灿;韩广萍;王戈;程海涛【作者单位】东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;东北林业大学,哈尔滨,150040;国际竹藤中心;国际竹藤中心【正文语种】中文【中图分类】S715.3复合材料从古代就开始使用，早期人们将稻草和黏土混合做成具有一定强度的建筑材料，之后随着人类社会的发展和科学技术的进步，越来越多的新型材料如雨后春笋般不断涌出，而新型材料的出现必不可少地带来复合材料成型工艺的发明与创新。
目前复合材料的成型方式包括：接触低压成型、拉挤成型、模压成型、缠绕成型、铺放成型、RTM成型。
段宝等[1]、何亚飞等[2]就上述几种成型工艺进行了优缺点比较。
赵秋艳[3]对几种复合材料的成型方法和发展进行了概述，刑丽英等[4]对先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战进行了讨论。
黄麻纤维增强聚丙烯基复合材料的制备与力学性能的研究Research on Fabrication and Mechanical Properties of Jute FiberReinforced Polypropylene Composite作者】罗琦；【导师】黄莉茜；【作者基本信息】东华大学，纺织材料与纺织品设计，2010，硕士【摘要】天然纤维复合材料的开发可以带动和促进相关行业的发展,并且有利于环境保护和资源再利用。
在天然纤维复合材料中,尤以麻纤维复合材料具有良好的发展前景。
本课题研究黄麻纤维增强聚丙烯基体复合材料的制备及其力学性能。
具体内容包括:黄麻纤维表面改性、复合材料制备、复合材料力学性能测试及分析、及湿效应五个方面。
(1)黄麻纤维表面改性通过NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、乙酸酐等对黄麻纤维进行表面处理,并通过测试纤维的回潮率、细度、断裂强度、红外特征光潜及SEM图像等手段分析改性效果,得出三种表面改性手段中各自最优的改性方法。
结果表明:(a)NaOH处理中最佳方案为:浓度5wt%,处理时间60min;(b)KH550处理中最佳方案为:碱预处理5wt%,60min,3wt%KH550,处理30min;(c)乙酰化处理中最佳方案为:碱预处理5wt%,60min,乙酸酐浸泡120min,浴比为30:1。
(2)黄麻/聚丙烯复合材料的制备复合材料中的黄麻纤维分别采用沤麻纤维和经3组最佳表面改性方案处理的黄麻纤维,基体分别采用聚丙烯基体和聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯共混物。
复合材料的制备方法分:(a)层压复合:四组黄麻纤维先制备成纤维毡,分别与纯PP薄膜和PP/MAH-g-PP薄膜层压制备复合材料,制备成8组复合材料待测试;(b)共混复合:四组黄麻纤维剪碎至约2mm长,与纯PP粒料和PP/MAH-g-PP共混粒料经双螺杆挤出机共混造粒后热压制备成8组复合材料。
两种制备方法中复合材料热压成型的最佳工艺参数:预热-180℃,10min;热压-12.5MPa,180℃,20min;冷却-4MPa,30min。
(3)复合材料力学性能测试及分析将制备的16组复合材料,分别做拉伸、弯曲测试并观察弯曲断面的SEM图像,讨论纤维表面改性、基体改性、加工方法等因素对复合材料复合材料力学性能的影响。
结果表明,经KH550处理的黄麻纤维与聚丙烯树脂制备的复合材料表现出较好的拉伸、弯曲性能,并且表现出较好的界面粘结性。
聚丙烯基体经马来酸酐接枝聚丙烯改性后,复合材料的拉伸性能有所改善;而弯曲性能没有明显的提高。
分别采用层压和共混热压的复合材料成型方法制备复合材料,由于成型方式的不同,复合材料的结构有很大的差异,其增强机理也不相同,尽管纤维的表面处理方式相同,纤维含量相同,两者的力学性能并不具备很大的可比性。
(4)湿效应对复合材料性能的影响将复合材料浸泡在水中,测其随浸泡240小时和480小时后,重量、拉伸和弯曲性能的变化,讨论湿效应对复合材料性能的影响。
测试结果表明,经清水浸泡240小时和480小时后,复合材料的性能并无明显变化,研究湿效应可能要改变溶液和更长的实验周期。
更多还原【Abstract】The development of composite reinforced by natural fiber can promote the progress of related industry, environment protection and resource recycling. In the field of natural fiber reinforced composite, bast fiber reinforced material promised a great future. The fabrication and mechanical properties of jute/PP composite were studied. The main content of this study includes the following five aspects: jute fiber surface modification, composite fabrication. study on mechanical properties of composite and moisture effects on material properties.(1) Jute fiber surface modificationIn this study jute fiber was pretreated by sodium hydroxide solution, silane coupling agent (KH550) and acetic anhydride respectively. Moisture absorption, linear density, mechanical properties, FTIR analysis and SEM morphology observation of jute fibers were tested after different pretreatments, to identify the optimum methods of each treatment for fiber suface modification. The results showed that (a) the bestpretreatment parameters of sodium hydroxide solution was: 5wt% NaOH, 60min; (b) for KH550: 5wt% NaOH, 60min followed by 3wt% KH550, 30min; (c) and for acetic anhydride: 5wt% NaOH, 60min followed by acetic anhydride marination for 60 min, with bath ratio of 30:1. All the experiments were carried out under room temperature.(2) Jute/PP composite fabricationRaw and treated jute fibers (jute fiber pretreated by three best methods as mentioned above) were used for jute/PP andjute/Mah-g-PP/PP composites fabrication. Two different fabrication processes were applied: (a) laminating composite: firstly, jute fibers were processed to form fiber felts, then insert fiber felts into pp or PP/MAH-g-PP films (made in the lab) respectively to form the sandwich structure, so as to fabricate 8 different composites under thermal pressure; (b) blending composite: firstly, cut fibers into 2mm long, then mix fiber and PP or PP/MAH-g-PP grains by twin-screw exturer to fabricate composite under thermal pressure fabricate 8 different composites. The optimum parameters of thermal pressure formation for both methods are as follows: preheating-180℃. 10min; thermal pressing-12.5MPa, 180℃, 20min; cooling-4MPa, 30min.(3) Mechanical properties of jute fiber/PP compositesTensile and bending propeties of the fabricated 16 different composite as stated above were tested, as well as the cross section SEM morphology observation, to disscuss the effects of fiber surface modification, matrix modification and fabrication process on composite properties. The KH550 treated jute fiber reinforced PP composite showed better tensile, bending and interfacial properties. The composite with MAH-g-PP modified matrix exhibited improved tensile property. while the bending tests results showed no obvious change. Due to different fabricating processes, composites have different inner structures which results in reinforcing mechanism diversity. Even with the same fiber surface modification and fiber content, it was difficult the compare the properties of composites with different structure.(4) The moisture effects on composite propertiesSoaking composite in fresh water for 240 h and 480 h respectively, weight, tensile and bending properties changing were analysed, to discuss the moisture effects on composite properties. According to the testing results, after 240 h and 480 h water soaking, properties changing of composite could hardly be observed. To determine the moisture effects, advanced experimenting period and mehod shoud be researched. 更多还原。
