本文選題：秸稈纖維復(fù)合材料　切入點(diǎn)：相容劑　出處：《湖北工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：使用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈制成的秸稈纖維復(fù)合材料可以代替一部分實(shí)木材料,可有效地緩解我國(guó)的森林資源壓力,體現(xiàn)綠色環(huán)境友好型材料的理念。在我國(guó)面臨的資源短缺和生態(tài)環(huán)境日益惡劣的背景下,低碳減排的要求被越來(lái)越重視,SPC作為一個(gè)新興的綠色環(huán)保產(chǎn)品,引起了各國(guó)學(xué)者的研究興趣,但仍然未取得重大成果,這將是建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)分支方向。由于秸稈表面有一層二氧化硅和蠟質(zhì)層,影響了膠黏劑對(duì)其表面的潤(rùn)濕。未經(jīng)處理的纖維具有吸濕性和較強(qiáng)的極性,使其與非極性樹脂間界面潤(rùn)濕性、粘結(jié)性變差,隨著時(shí)間推移會(huì)發(fā)生剝落。本文著重討論了三種處理方法對(duì)秸稈纖維復(fù)合材料相容性及力學(xué)性能的影響與表征。通過(guò)對(duì)秸稈纖維/LDPE體系內(nèi)加入相容劑,使得秸稈纖維的分散狀況與秸稈纖維與樹脂的纏結(jié)情況發(fā)生了轉(zhuǎn)變。復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了一定的改善。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室流變儀手段,對(duì)復(fù)合材料熔體的流變行為進(jìn)行研究分析得出,秸稈纖維與相容劑會(huì)使得體系內(nèi)部構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),使得體系松弛時(shí)間增大分子鏈松弛更困難。當(dāng)秸稈纖維填充量過(guò)大的時(shí)候,相容劑可以大大減小基體分子鏈的松弛時(shí)間,由405 s降低到214 s。堿脲分離型預(yù)處理秸稈纖維的處理方法,能夠較好地除去秸稈纖維表面的蠟質(zhì)層,打斷秸稈內(nèi)部纏結(jié)的纖維素大分子,溶出內(nèi)部的木質(zhì)素和灰分。在一定范圍內(nèi),增強(qiáng)了秸稈纖維與MDI膠黏劑的膠結(jié)強(qiáng)度,沖擊強(qiáng)度由1200 J/m2提高到2036 J/m2;彎曲強(qiáng)度由3.78 MPa提升到9.86 MPa。對(duì)于樹脂體系來(lái)說(shuō),洗凈的堿脲分離型秸稈纖維降低了樹脂基體的結(jié)晶度,而未除去堿脲小分子的秸稈纖維樣品卻提升了樹脂基體的結(jié)晶度,從而影響了復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能。廢舊報(bào)紙經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到纖維素含量極高的回收纖維素纖維,回收纖維素具有較大的長(zhǎng)徑比,較高的結(jié)晶度,密度小,不易分散容易自纏結(jié)�；厥绽w維素與秸稈纖維復(fù)配為纖維填料,與MDI膠黏劑壓制成的板材,彎曲模量提高了30%,彎曲強(qiáng)度增加了100%,沖擊強(qiáng)度增加了40%。經(jīng)過(guò)苯乙烯單體包覆的MDI纖維板體系,吸水厚度膨脹率下降為原來(lái)的0.6倍,苯乙烯添加量為7 wt%時(shí)MDI纖維板的性能最優(yōu)�；厥绽w維素含量為2 wt%時(shí)樹脂復(fù)合樣品的物理性能最優(yōu)。植物纖維的加入會(huì)促進(jìn)樹脂基體分子鏈的異相成核作用,結(jié)晶速率較HDPE大,并且在回收纖維素為2 wt%時(shí),異相成核作用更明顯,且加速了樹脂基體分子鏈的結(jié)晶行為。
[Abstract]:The straw fiber composite made from agricultural waste straw can replace some solid wood materials and can effectively relieve the pressure of forest resources in China. Reflecting the concept of green environment-friendly materials. Under the background of the shortage of resources and the increasingly bad ecological environment in China, the demand of low carbon emission reduction has been paid more and more attention to as a new green environmental protection product. It has aroused the interest of scholars from all over the world, but it has not made great achievements, which will be a branch of sustainable development, because there is a layer of silica and wax on the surface of straw. The surface wettability of the adhesive is affected. The untreated fibers have the characteristics of moisture absorption and strong polarity, which make the interfacial wettability between the fibers and non-polar resins become worse. In this paper, the effect and characterization of three treatment methods on the compatibility and mechanical properties of straw fiber composites are discussed. By adding compatibilizer into straw fiber / LDPE system, The dispersion of straw fiber and the entanglement between straw fiber and resin have been changed. The mechanical properties of composite materials have been improved to some extent, and the mechanical properties of the composites have been improved by means of laboratory rheometer. The rheological behavior of composite melt is studied and analyzed. It is concluded that straw fiber and compatibilizer will make the complex structure of three-dimensional network in the system. When the amount of straw fiber is too large, the compatibilizer can greatly reduce the relaxation time of matrix molecular chain. From 405 s to 214 s. The treatment method of pretreatment straw fiber with alkali urea can remove the waxy layer on the surface of straw fiber and interrupt the cellulose macromolecule which is entangled inside the straw. The internal lignin and ash were dissolved. In a certain range, the binding strength of straw fiber and MDI adhesive was enhanced, the impact strength was increased from 1200J / m2 to 2036J / m2, and the bending strength was increased from 3.78 MPa to 9.86MPa. for the resin system, The degree of crystallinity of resin matrix was decreased by washing alkali urea separated straw fiber, but the crystallinity of resin matrix was increased by the sample of straw fiber without removing alkali-urea small molecule. After pretreatment, the recycled cellulose fiber with high cellulose content was obtained. The recycled cellulose had higher aspect ratio, higher crystallinity and lower density. It is difficult to disperse easily self-entangled. Recycled cellulose and straw fiber mixed as fiber filler, pressed with MDI adhesive plate, The flexural modulus increased by 30%, the flexural strength increased by 100%, the impact strength increased by 40%. After the styrene monomer coated MDI fiberboard system, the water absorption thickness expansion rate decreased 0.6 times. The properties of MDI fiberboard were optimized when styrene content was 7 wt%, and the physical properties of resin composite sample was optimized when the content of recycled cellulose was 2 wt%. The addition of vegetable fiber could promote the heterogeneous nucleation of resin matrix molecular chain. The crystallization rate is higher than that of HDPE, and the heterogeneous nucleation is more obvious when the recovery rate of cellulose is 2 wt%, and the crystallization behavior of resin matrix molecular chain is accelerated.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ914.3;TB33

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本文編號(hào)：1608898