植物纖維表面改性及聚丙烯復(fù)合材料的研究

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1、青島利技人中{i丌究生學(xué)伊論文植物纖維表面改性及聚丙烯復(fù)合材料的研究摘要植物纖維／熱塑性塑利復(fù)合材料是以塑料為基體，與植物纖維材料以不同途徑復(fù)合形成的一種新型綠色環(huán)保材利。由于植物纖維是親水的極性材料，而聚丙烯是疏水的非極性材料，兩者的相容性較差。對(duì)植物纖維進(jìn)行表面改性，降低其極性是改善兩者相容性的有效途徑之一。本文著重做了以下工作：將稻殼粉、甘蔗渣、硬雜木及竹粉分別進(jìn)行了堿處理和硅烷化處理．其中堿處理包括不同處理時(shí)倒(24h，48h，72h，96h)和不同處理濃度(10％，15％，20％，25％)，硅烷處理包括不同處理時(shí)間

2、(24h，48h，72h，96h)，分別測(cè)定了纖維在處理前后的表面自由能和極性表面能并進(jìn)行分析比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：植物纖維經(jīng)過(guò)堿處理和硅烷化處理后，纖維的極性表面自由能得以降低，并且堿處理的最佳時(shí)川是72h，最佳濃度是20％，硅烷化處理的最佳時(shí)削為72h。FTIR證實(shí)處理后的植物纖維表面一OH因不同程度地發(fā)生了反應(yīng)而減少，從而使植物纖維極性降低。并從復(fù)合材料力學(xué)性能的宏觀角度，將不同處理?xiàng)l件下植物纖維與聚丙烯復(fù)臺(tái)，討論了不同處理?xiàng)l件對(duì)復(fù)合材利性能的影刑，對(duì)不同處理?xiàng)l件植物纖紿／PP復(fù)合體系進(jìn)行力學(xué)測(cè)試．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：濃度為2

3、0％的NaOH溶液處理植物纖維72h時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳；5％A151甲醇溶液處理植物纖維72hF；日-復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率，彎曲強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度，熔體流動(dòng)速率，硬度及維卡軟化溫度分別提高了5％，22％，5％，33％，4：％，6％和!％。通過(guò)SEM觀察復(fù)合材料沖擊斷面．從微觀角度證實(shí)處理后的植物纖維在復(fù)臺(tái)材料中的分御更加均勻，與樹(shù)脂結(jié)臺(tái)更好。研究了稻殼粉、甘蔗渣、硬雜木及竹粉四種植物纖維處理的后隨著填充量的變化對(duì)復(fù)合材料的性能的影響。我們分別對(duì)堿處理和硅烷化處理的植物纖維／聚丙烯復(fù)臺(tái)材料和

4、未處理的植物纖維／聚丙烯復(fù)合材判進(jìn)行了性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)紿果表明：植物纖維的加入．使復(fù)臺(tái)材料具有了更好的剛性，彎曲強(qiáng)度和硬度隨植物纖維臺(tái)量的增加明顯增強(qiáng)．復(fù)臺(tái)利料的吸水性隨纖維含量的增加麗增強(qiáng)，復(fù)臺(tái)材料的¨J熱性改善，絕卡軟化溫度升高：隨植物纖維含量的增加．復(fù)臺(tái)杉料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度I降，斷裂伸長(zhǎng)耋下降．復(fù)臺(tái)材牡I的流動(dòng)逯蠶減小。植物纖維表面改性及聚丙烯復(fù)合材料的研究當(dāng)植物纖維含量達(dá)40份時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能較好。經(jīng)過(guò)處理的植物纖維／聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能、吸水性能、流動(dòng)性能和熱性能，相對(duì)于未經(jīng)處理的植物纖維均有不同程度的

5、提高，說(shuō)明植物纖維的表面處理改善了其與聚丙烯的相窯性。本文從植物纖維本身特性角度出發(fā)，探討優(yōu)化復(fù)合材料性能的方法。使用了澗濕理論研究植物纖維的表面特性，通過(guò)Washburn動(dòng)態(tài)法與楊氏方程的聯(lián)臺(tái)應(yīng)用，計(jì)算出了植物纖維處理jⅡ后代表其極性的極性表面自由能的大小，達(dá)到預(yù)測(cè)植物纖維與聚丙烯相容性的作用，同時(shí)從宏觀的角度對(duì)其結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，并且結(jié)論一致。關(guān)鍵詞：植物纖維表面改性聚丙烯復(fù)合材料堿處理硅烷化處理青島科技人學(xué)咿完土學(xué)伊論文STUDYONSURFACEMODIFICATIONOFNATURALFIBERSANDPOLYPROP

6、YLENECOMPOSIT‘ESABSTRACTThenaturalfiber／thermoplasticscompositesareakindofnewnaturalgreenenvironment．friendI、，materials．whichareformedb、fwoodfiberorotherlignocellulosefiberswithvariousplasticsindifferentcombiningwaysThelimitedcompatibilit37betweenPPmatrixandnatural

7、fibersisduetothefactthatnaturalfiberisthepolarityhydrophilicmaterialwhilePPisthenon-polarityhydrophobicmaterial，therefore．surfacemodificationofthefibersisalleriectivemethodtoimDrovethecompatibilit3-．Wehavedelerminedtherelativevalueofsurfacefreeenergyanditspolarpart

8、beforeandafterthefiberstreatedrespectivel3rwithalkaliandsiianebyself-rrIadeequipment．includingdifferentalkalitreatingtime(24hours．48hours．72hours