禾本科植物纖維-PBS復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、本論文以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)為基體，以小麥秸稈纖維、稻草秸稈纖維、竹纖維為增強(qiáng)材料，利用熔融共混及熱壓成型工藝制得了不同植物纖維/PBS復(fù)合材料。分析了不同植物纖維復(fù)合材料性能差異性的原因，同時(shí)采用新型的處理方法及改性方法對植物纖維進(jìn)行改性，從機(jī)理入手研究了植物纖維改性及PBS基體改性對復(fù)合材料力學(xué)性能、熱性能以及界面相容性的影響，并對改性后復(fù)合材料的降解性進(jìn)行了研究。
　　 本研究得到的結(jié)論如下:
　　 (1)對

2、于三種不同纖維，纖維為120目時(shí)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率最好，隨著纖維含量的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能先增大后減小，當(dāng)纖維含量為5％時(shí)，其達(dá)到最佳值。通過比較三種復(fù)合材料的性能發(fā)現(xiàn)，竹纖維/PBS復(fù)合材料具有最好的力學(xué)性能、最優(yōu)的熱穩(wěn)定性能及良好地疏水性能，稻草秸稈纖維次之，小麥秸稈纖維最差，但竹纖維復(fù)合材料的降解性最小，稻草秸稈纖維復(fù)合材料的降解性最大;植物纖維/PBS復(fù)合材料的性能的差異性取決于植物纖維性能的差異性，纖維素、綜纖

3、維素結(jié)晶度越高，纖維素、綜纖維素/PBS復(fù)合材料的性能越好，植物纖維/PBS復(fù)合材料的性能越優(yōu)。
　　 (2)采用NaOH對植物纖維進(jìn)行處理，并在此過程中通過添加不同助劑Na2SO3、Na2S、Na2S2O4對處理效果進(jìn)行改善，發(fā)現(xiàn)，NaOH處理可有效提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料的吸水性增大，降解性增強(qiáng)。NaOH處理過程中助劑的添加進(jìn)一步改善了復(fù)合材料力學(xué)性能，對于稻麥草秸稈纖維，NaOH-Na2SO3處理后復(fù)合材料的力學(xué)性

4、能最大，而NaOH-Na2S與NaOH-Na2S2O4處理偏小，助劑的添加使復(fù)合材料的吸水性能均呈逐漸下降趨勢，復(fù)合材料的降解性也較NaOH處理有所降低。對于竹纖維，NaOH-Na2S2O4處理得到的復(fù)合材料的力學(xué)性能最大，NaOH-Na2S與NaOH-Na2SO3處理后的復(fù)合材料的力學(xué)性能較小，且隨著助劑含量的增大，NaOH-Na2S2O4與NaOH-Na2S處理后的復(fù)合材料的吸水性先減小后增大，NaOH-Na2SO3處理后復(fù)合材料的

5、吸水性逐漸降低，而復(fù)合材料的降解性能均較NaOH處理有所下降。
　　 (3)采用改性劑對植物纖維進(jìn)行改性，討論了改性劑種類與含量對復(fù)合材料性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改性劑改性后復(fù)合材料界面相容性得到明顯改善，復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高，其中鈦酸酯、KH560改性后復(fù)合材料的力學(xué)性能較好;復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著改性劑添加量的增大先增大后減小，復(fù)合材料的吸水性隨之也呈先減小后增大的趨勢;改性劑改性后復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有較小幅度的提高，其

6、中KH560改性得到的復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性最好;纖維表面羥基含量與改性劑改性效果有密切聯(lián)系，纖維表面羥基含量越多，改性劑用量越大，纖維表面的疏水性越好，改性效果越明顯;改性劑改性后復(fù)合材料的降解性較未改性有所下降。
　　 (4)對竹纖維進(jìn)行芐基化改性，以復(fù)合材料最佳力學(xué)性能為標(biāo)準(zhǔn)確定了芐基化反應(yīng)的工藝條件，研究了芐基化改性對復(fù)合材料性能的影響，結(jié)果表明，1.5g竹粉與6mL氯化芐、9mL甲苯、0.02g十六烷基三甲基溴化銨、3mL

7、20％的NaOH混合后140℃下反應(yīng)1h，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最好，界面相容性得到改善，其拉伸強(qiáng)度提高了6.39％，撕裂強(qiáng)度提高了5.85％，但斷裂伸長率下降了3.11％。芐基化改性后，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較未改性有所減小，復(fù)合材料的生物降解性幾乎沒有發(fā)生變化。
　　 (5)采用馬來酸酐對PBS基體進(jìn)行接枝改性，討論了接枝率的影響因素，研究了馬來酸酐接枝改性對復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)，馬來酸酐接枝PBS的接枝率與反應(yīng)溫度、馬來酸