探究剑麻纤维增强酚醛模塑料制备及性能研究

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1、浙江大学材料与化工学院硕士学位论文剑麻纤维增强酚醛模塑料制备及性能研究姓名：孙同甲申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：范宏20080501浙江大学硕士学位论文摘要本文研究了剑麻纤维(SF)及剑麻．玻纤(GF)混杂纤维增强酚醛模塑料的制备工艺、结构形态及性能。考察了纤维表面处理方式、纤维长度及添加量、复配树脂体系等因素对酚醛模塑料性能的影响，分析了纤维增强原理及其断裂机理，为开发新型酚醛模塑料及其性能优化提供理论依据。增强纤维的表面处理对于酚醛模塑料性能有着重要的影响。实验采用碱热法、硅烷偶

2、联剂KH．550、等离子体三种方式处理SF表面，采用硅烷偶联剂KH．550及等离子体两种方式处理GF表面。结果表明，与未处理的SF、GF相比，碱热法、硅烷偶联剂KH．550、等离子体三种处理方式都能有效提高SF、GF对酚醛模塑料的增强效果。与GF及木粉填料增强体系相比，SF增强体系力学性能及耐热性能优于木粉填充体系，抗冲强度优于GF增强体系。SF长度对酚醛模塑料的性能有着很大的影响，实验对比了采用2~4mm和4~6lluIl两种规格的SF增强酚醛模塑料。结果发现较长SF增强酚醛模塑料在力学性能和

3、耐热性能上优于较短SF增强酚醛模塑料，但在电绝缘性能和吸湿性指标上差于较短SF增强酚醛模塑料。此外，采用较长SF增强酚醛模塑料还会带来制备工艺复杂化、模压成型材料表面形貌粗糙、模塑料蓬松不适宜注塑成型等缺陷。在SF增强酚醛模塑料体系中，采用碱热法处理的sF取代部分木粉增强传统的novolac体系制备酚醛模塑料。实验结果表明，随着SF用量的增加，复合材料的弯曲强度、缺口冲击强度呈现先增后减的趋势，分别在20叭％及25州％用量时达到最大值93．53MPa、4．00kJ·m。2；耐热性及吸水百分比随着

4、SF用量的增加而逐步增加；电气强度在加入SF后有了较大的提升，随着SF用量的增加，电气强度总体上呈现微小的上升趋势。在SF增强∞volac、reSole复配树脂(blend)体系中，采用偶联剂处理的SF增强blend体系取代传统的novolac体系，考察了固化体系及blend配比对酚醛模塑料性能及结构形态的影响。实验结果表明，固化体系对酚醛模塑料性能有较大影响。在不添加固化剂的情况下，不同bleIld配比对复合材料的弯曲强度和热变形温度影响较小，缺口冲击强度、体积电阻率以及吸水百分比则呈现较大变

5、l浙江大学硕士学位论文化。加入固化剂后，复合材料的各项性能都有所增强。在blend体系中，随着res01e树脂用量的增加，复合材料的弯曲强度、冲击强度以及热变形温度基本呈现先增后减的趋势，在blend质量配比l：1附近出现最大值；体积电阻率总体呈现上升趋势；吸水百分比则呈现先降后升的趋势，在blend质量配比1：1处出现最低值。SEM观察结果显示，在resole体系和blend体系中，SF和树脂基体间具有良好的界面粘附效果；novolac体系中，SF和树脂基体间的界面粘附效果则较差。在SF．GF

6、混杂增强酚醛模塑料体系中，采用偶联剂处理的SF和GF增强传统的novolac体系制备复合材料。实验结果表明，随着SF．GF混杂配比的增加，复合材料的弯曲强度、热变形温度、体积电阻率呈现下降趋势；冲击强度和吸水百分比呈现上升趋势；在流变性能上，混杂纤维呈现正的混杂效应。SEM观察结果表明GF增强复合材料呈现刚性断裂，SF增强复合材料呈现韧性断裂，在SF．GF混杂增强体系(混杂质量比为l：1)中，混杂纤维交错排布，分散均匀。在SF．GF混杂增强blend树脂体系中，采用偶联剂处理SF、GF，考察纤维

7、混杂配比对复合材料性能的影响。实验结果表明，随着SF．GF混杂配比的增加，．复合材料的弯曲强度、热变形温度、体积电阻率呈现下降趋势，冲击强度和吸水百分比则呈现上升趋势。关键词：剑麻纤维，玻璃纤维，酚醛模塑料，混杂纤维，复配树脂浙江大学硕士学位论文—1厶—jL一日!J百酚醛模塑料是以酚醛树脂为基体，有机、无机填料为填充材料，经混合、辊炼、粉碎等工艺制得的热固性材料，可适用于热压或注塑成型加工。由于具有原材料来源广泛，生产工艺和设备简单，产品本身又具有独特的耐燃、耐热、电气绝缘、尺寸稳定等性能而广泛

8、应用于电讯、电器、汽车、日用器皿等行业制品的制备。改进酚醛模塑料的工艺配方和制备技术是提高材料最终性能的重要途径。填料是酚醛模塑料的重要组分，其类型、性质和用量对于酚醛模塑料的性能有重要影响。普通酚醛模塑料以木粉为主增强填料，辅以少量矿物粉体制备而成，虽然成本较低，但成型制品存在着强度低、耐热性差等缺点，难以满足在高端应用领域，对材料耐热、抗冲等性能不断提高的要求和需求的增长。剑麻纤维是一种新型增强材料，取自天然植物剑麻的叶片表面，属于天然可再生资源，价格低廉，同时具有韧性高、拉力强、耐腐蚀等优