植物纤维表面改性及聚丙烯复合材料的研究

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1、青岛利技人中{i丌究生学伊论文植物纤维表面改性及聚丙烯复合材料的研究摘要植物纤维／热塑性塑利复合材料是以塑料为基体，与植物纤维材料以不同途径复合形成的一种新型绿色环保材利。由于植物纤维是亲水的极性材料，而聚丙烯是疏水的非极性材料，两者的相容性较差。对植物纤维进行表面改性，降低其极性是改善两者相容性的有效途径之一。本文着重做了以下工作：将稻壳粉、甘蔗渣、硬杂木及竹粉分别进行了碱处理和硅烷化处理．其中碱处理包括不同处理时倒(24h，48h，72h，96h)和不同处理浓度(10％，15％，20％，25％)，硅烷处理包括不同处理时间

2、(24h，48h，72h，96h)，分别测定了纤维在处理前后的表面自由能和极性表面能并进行分析比较。实验结果表明：植物纤维经过碱处理和硅烷化处理后，纤维的极性表面自由能得以降低，并且碱处理的最佳时川是72h，最佳浓度是20％，硅烷化处理的最佳时削为72h。FTIR证实处理后的植物纤维表面一OH因不同程度地发生了反应而减少，从而使植物纤维极性降低。并从复合材料力学性能的宏观角度，将不同处理条件下植物纤维与聚丙烯复台，讨论了不同处理条件对复合材利性能的影刑，对不同处理条件植物纤绐／PP复合体系进行力学测试．实验结果表明：浓度为2

3、0％的NaOH溶液处理植物纤维72h时复合材料的力学性能最佳；5％A151甲醇溶液处理植物纤维72hF；日-复合材料的力学性能最佳。复合材料的拉伸强度，断裂伸长率，弯曲强度，冲击强度，熔体流动速率，硬度及维卡软化温度分别提高了5％，22％，5％，33％，4：％，6％和!％。通过SEM观察复合材料冲击断面．从微观角度证实处理后的植物纤维在复台材料中的分御更加均匀，与树脂结台更好。研究了稻壳粉、甘蔗渣、硬杂木及竹粉四种植物纤维处理的后随着填充量的变化对复合材料的性能的影响。我们分别对碱处理和硅烷化处理的植物纤维／聚丙烯复台材料和

4、未处理的植物纤维／聚丙烯复合材判进行了性能测试。实验绐果表明：植物纤维的加入．使复台材料具有了更好的刚性，弯曲强度和硬度随植物纤维台量的增加明显增强．复台利料的吸水性随纤维含量的增加丽增强，复台材料的¨J热性改善，绝卡软化温度升高：随植物纤维含量的增加．复台杉料的拉伸强度和冲击强度I降，断裂伸长耋下降．复台材牡I的流动逯蚕减小。植物纤维表面改性及聚丙烯复合材料的研究当植物纤维含量达40份时，复合材料的综合性能较好。经过处理的植物纤维／聚丙烯复合材料的力学性能、吸水性能、流动性能和热性能，相对于未经处理的植物纤维均有不同程度的

5、提高，说明植物纤维的表面处理改善了其与聚丙烯的相窑性。本文从植物纤维本身特性角度出发，探讨优化复合材料性能的方法。使用了涧湿理论研究植物纤维的表面特性，通过Washburn动态法与杨氏方程的联台应用，计算出了植物纤维处理jⅡ后代表其极性的极性表面自由能的大小，达到预测植物纤维与聚丙烯相容性的作用，同时从宏观的角度对其结论进行验证，并且结论一致。关键词：植物纤维表面改性聚丙烯复合材料碱处理硅烷化处理青岛科技人学咿完土学伊论文STUDYONSURFACEMODIFICATIONOFNATURALFIBERSANDPOLYPROP

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

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

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