剑麻增强再生塑料基复合材料的研究.ppt

剑麻增强再生塑料基复合材料的研究,汇报人：田 磊,1. 选题背景及研究意义,为了确保人类社会经济可持续发展，人们已越来越重视采用取之不尽用之不竭的可再生生物资源来制造新材料，特别是用那些在自然界可容易再生的植物纤维来制备各类具有优良性能/价格比的复合材料已引起了人们的高度重视。同时随着社会的不但发展，环境污染问题也越来越严重；其中塑料工业的蓬勃发展给我们带来了巨大的便利，但是它所带来的污染问题也是不可忽视的，所以解决废旧塑料的回收问题也是迫在眉急的。人们越来越重视研究开发新材料对资源和环境的影响及应前瞻性注意到与资源和环境保持相协调。本课题选用拥有质地坚韧、富有弹性、拉伸强度高、耐摩擦、耐腐蚀、耐低温等优异性能的剑麻纤维及其织物作为增强材料，选用废旧的热塑性塑料作为树脂基体(两者皆为可循环再生利用资源),通过模压成型工艺制备复合材料。研究复合材料的成型工艺，热循环加工过程中剑麻纤维的热稳定性、结晶行为、力学性能；同时通过不同的方法对剑麻纤维进行表面处理和对废旧塑料基体改性处理，研究复合材料的界面行为。本课题意义在于开发一种新型的可再生复合材料材料,并研究该材料在循环利用过程中的物理化学行为的变化,讨论该材料的使用寿命和改进材料性能的方法。,2. 国内外研究概况,由于热塑性树脂具有价格低廉、成型工艺简单、可回收利用的优点，近年来，剑麻增强热塑性树脂复合材料开始吸引人们更多的关注。从已有的报道来看，热塑性树脂复合材料的加工多采用熔融或溶液共混的方法将纤维和基体均匀混合、挤出、注射成型。在增强热塑性树脂的研究方面，剑麻纤维主要用来增强低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯。此外有剑麻纤维增强热固性树脂复合材料；剑麻纤维/玻璃纤维/聚合物基混杂复合材料；剑麻纤维增强橡胶；剑麻纤维增强石膏和水泥等其他基体体系。但对用剑麻纤维增强废旧塑料的研究和应用并不多见。,3. 研究内容,（1）复合材料制备工艺的研究（2）热循环过程中剑麻热稳定性的研究（3）热循环过程中剑麻结晶行为的研究（4）复合材料界面行为的研究,(1)复合材料制备最佳工艺条件为：模压温度185，模压压力8MPa，模压时间15min。(2)通过对剑麻纤维含量对复合材料力学性能的影响的研究分析，可知剑麻纤维含量为24%为最佳值。,3.1 复合材料制备工艺的研究,剪切后剑麻 预增强薄片,表面处理,剑 麻织 物,叠 加,模压,边角修饰,冷 却,样 品,复合材料的制备流程图,干燥,模压温度对复合材料拉伸强度的影响,模压压力对复合材料拉伸强度的影响,模压时间对复合材料拉伸强度的影响,剑麻纤维含量对复合材料拉伸强度的影响,3.2 热循环过程中剑麻热稳定性的研究,(1)剑麻纤维的热分解分三个阶段。(2) 在前5次循环热加工过程中，空气条件下剑麻纤维的热稳定性变差，复合材料中剑麻纤维的热稳定性无明显变化，氮气条件下其热稳定性有所提高；三种条件下5次后的热稳定性都有所提高。(3)在相同的循环热加工次数下，在第一分解阶段和第三分解阶段热稳定性是CAB,在第二分解阶段是CBA。(4)随着热循环加工次数的增加，剑麻纤维的力学性能逐渐下降，其中在复合材料中表现的最为明显。,TG /DTG curves of raw sisal,Effect of cycle times on thermal stability,Effect of different conditions on thermal stability,Effect of mechanical properties in cycle process,3.3 热循环过程中剑麻结晶行为的研究,(1) 剑麻纤维的结晶行为的基本分析(2) 通XRD分析不同热循环热加工次数、加工条件对剑麻纤维的晶型、特征峰的位置、微晶尺寸、结晶度的影响。(3)通过红外图谱计算出各自条件下的红外结晶指数，与XRD的分析结果进行比较分析。,3.4 复合材料界面行为的研究,(1)通过对剑麻纤维表面进行热处理、等离子处理、碱处理、乙酰化处理、高锰酸钾处理、偶联剂处理，研究其表面微观结构，与再生塑料基体界面的