竹纤维增强聚丙烯复合材料制备及力学、老化性能研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼工业太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：叶涨拯签字日期：2。／绰乡月午日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王业太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

2、、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：叫碣苏砖签字日期：汐仲年；月乒日导师签名：飞签字日期：2p膨年乡月乒日学位论文主要创新点lIIHIllHIIIllIIIIIIIIIY2518349一、通过竹纤维／PP界面剪切强度和竹纤维表面性日匕l匕侧,',lil。ll试，研究了层间混杂结构和改性处理对复合材料性能的改善机理。层间混杂结构改善了竹纤维和聚丙烯树脂的分散均匀程度，碱处理和偶联剂处理则分别提高了竹纤维表面能和降低了竹纤维表面极性，有利于聚丙烯树脂对竹纤维表

3、面浸润和包覆。二、通过竹纤维含量、制作结构和竹纤维表面性能与复合材料吸湿性能关系的研究，探索了其吸湿规律和吸湿机理。竹纤维、竹纤维／PP界面以及内部缺陷是复合材料吸湿的途径，其中竹纤维的表面性能是影响复合材料吸湿和耐湿性能的主要因素。三、研究了竹纤维增强聚丙烯复合材料湿热老化规律，并从改善竹纤维／PP界面性能角度，探索了复合材料的耐湿热稳定性。层间混杂结构和竹纤维表面改性均有提高复合材料的湿热稳定性能，其中弯曲性能和界面性能表现最为突出。摘要由于竹纤维表面与聚丙烯树脂存在较大极性差，这导致了竹纤维增强聚丙烯复合材料的弱界面性能和湿热敏感性。随着汽车工

4、业对材料环境适应性研究的注重，针对汽车的使用环境，研究竹纤维增强聚丙烯复合材料的湿热老化性能具有非常重要的意义。课题采用非织造工艺和热压工艺制备了竹纤维增强聚丙烯复合材料，分别研究了竹纤维含量、制作结构和改性处理对复合材料力学性能、吸湿性能的影响：并通过层间混杂结构和竹纤维表面性能对复合材料性能作用机理的研究，探索了两种优化方式对复合材料湿热稳定性的影响。复合材料力学性能研究表明，当竹纤维／PP质量比为60／40时，复合材料具有最优力学性能，其弯曲强度和模量分别为51．64MPa和3．97GPa，拉伸强度和模量分别为38．72MPa和4．36GPa。

5、层间混杂结构、碱处理和偶联剂处理分别通过提高竹纤维和聚丙烯树脂分散性、竹纤维表面能，以及降低竹纤维表面极性，改善了复合材料内部缺陷和界面性能，从而提高了材料的力学性能。其中，3％偶联剂处理复合材料性能最优，其弯曲强度和模量分别为为73．99MPa和6．07GPa，拉伸强度和模量分别为56．57MPa和6．17GPa，相比处理前，复合材料的各项性能分别提高了43．28％、52．90％、46．09％和41．70％。吸湿性能研究表明，复合材料的吸湿规律符合Fick吸湿定律，其水分表观扩散系数数量级为10～cm2／s，当竹纤维／PP质量比为60／40时，复合

6、材料具有相对较好的耐湿性，其平衡吸湿量为5．05％，水分表观扩散系数为3．06x10’7cm2／s。根据竹纤维／PP吸湿机理，复合材料主要通过内部缺陷和竹纤维的亲水性进行吸湿，且竹纤维表面性能是影响复合材料吸湿性能和耐湿性能的主要因素。湿热老化性能研究表明，改善界面性能和竹纤维表面性能是提高复合材料湿热稳定性的有效措施。层间混杂结构和改性处理复合材料的力学性能及其湿热稳定性均有一定程度提高，主要体现在弯曲和剪切性能方面，拉伸性能的湿热稳定性则略有降低。关键词：竹纤维；聚丙烯纤维：层间混杂结构；碱处理：偶联剂处理：力学性能；吸湿性能ABSTRACTTh

7、ehydrophilyofbamboofiberresultsintheweakinterfacialpropertiesbetweenbamboofibersandpolypropylenematrix，whichalsoleadscompositestobesensitivetowetandheat．Astheautoindustryfocusonenvironmentaladaptabilityofmaterial，thereseachonheatagingpropertiesofbamboofibers／PPaimingatserviceen

8、vironmentisveryimportant．Bamboofibersreinforcedpolypro