苎麻纤维增强原位阴离子聚合尼龙6复合材料的制备及性能研究

摘要

阴离子聚合尼龙6（APA6）作为一种性能优异的工程塑料，因其具有较高的分子量、良好的耐腐蚀性能、优异的自润滑性能和力学性能而被广泛的应用于机械、化工、冶金等领域。但是APA6制品尺寸稳定性较差，热稳定性不高，强度和刚度不足等缺陷，因此在这些方面对APA6改性成为了近年来的研究热点。其中玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维对APA6的增强改性是最为常见、有效的改性方法，但是，随着人们环保意识的增强，用低碳环保的天然纤维替代这些合成纤维作为增强材料越来越受到人们的关注。
　　通过对苎麻纤维毡（RF）进行适度的热处理后，深入研究了热处理改性前后苎麻纤维表面官能团、结晶性能、力学性能和微观形貌的变化。研究结果表明：热处理后的苎麻纤维表面羟基数量减少、结晶度呈现轻微的降低、拉伸强度和模量呈下降趋势。
　　以己内酰胺（CL）为单体，热处理苎麻纤维毡为增强材料，采用真空辅助成型工艺成功制备了苎麻纤维毡增强原位阴离子聚合尼龙6复合材料。主要探讨了不同的苎麻纤维表面改性方法对本实验聚合体系的影响，成功摸索出一套行之有效的热处理程序。并对RF/APA6复合材料的断面形貌、力学性能、结晶情况和热稳定性等性能进行了系统表征。同时考察了不同热处理温度苎麻纤维以及其含量对RF/APA6复合材料的性能影响。
　　RF/APA6复合材料研究结果表明：当苎麻纤维热处理温度低于260℃时，麻纤维表面残留的极性官能团对于原位阴离子聚合过程的阻聚效应仍然非常显著，RF/APA6复合材料无法制备。当热处理温度上升为280℃时，苎麻纤维表面的羟基数量显著减少、结晶度略有降低、拉伸强度和模量有所下降，但苎麻纤维的形貌未有明显变化。力学性能测试结果显示复合材料的拉伸和弯曲性能比纯APA6的对应性能有不同程度的提升，且随着苎麻纤维质量分数的增加而呈上升趋势。DSC和XRD结果分析发现苎麻纤维的加入，使得RF/APA6复合材料中出现了少量的γ晶型，且复合材料的结晶度有轻微的降低；TGA结果表明复合材料的热稳定性显著提高。由此可见，280℃热处理苎麻纤维制备的RF/APA6复合材料力学性能最佳，苎麻纤维与APA6树脂的界面结合良好。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2 尼龙6

1.3 麻纤维及其复合材料

1.4 研究背景及内容

第2章 材料的制备及表征

2.1实验原料

2.2 实验样品制备

2.3 性能表征和仪器设备

第3章 热处理苎麻纤维性能研究

3.1 引言

3.2 苎麻纤维热降解分析

3.3 苎麻纤维热处理前后的红外光谱分析

3.4 热处理对苎麻纤维结晶度的影响

3.5 热处理对苎麻纤维力学性能的影响

3.6 热处理对纤维微观结构的影响

3.7 本章小结

第4章 苎麻纤维毡含量对RF/APA6复合材料的影响

4.1 引言

4.2 RF/APA6复合材料断面形貌分析

4.3 RF/APA6复合材料的力学性能分析

4.4 DSC分析

4.5 XRD分析

4.6 动态力学性能分析

4.7热稳定性分析

4.8本章小结

第5章 苎麻纤维毡热处理温度对RF/APA6复合材料性能的影响

5.1引言

5.2 不同热处理温度苎麻纤维增强APA6

5.3不同热处理温度RF增强APA6复合材料断面形貌分析

5.4 不同热处理温度RF增强APA6复合材料力学性能分析

5.5不同热处理温度RF增强APA6复合材料热性能分析

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

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