一种新的制作亚麻纤维聚合体结构方法的研究

摘要

随着环境问题的日益加剧，人们对环境问题的重视程度以及相应的环保意识越来越强。在这个大的背景下，越来越多的研究机构把目标投向了天然纤维的研究，因为它的生物降解性以及可循环利用的性质。在这种情况下，对已使用过的或者是质量不高而不能进行纺纱的亚麻纤维做一定的研究并且寻找出可能的利用领域就显着很有意义。本课题以这个为主要研究方向，试图制作一种以亚麻纤维和水作为原料的薄型毡，其理论基础是基于造纸工艺，因为亚麻纤维中的纤维素大分子可以与水分子形成氢键，并且亚麻纤维中的纤维素大分子也可以通过自身的羟基相互结合，从而使得亚麻纤维和水作为原料的薄型毡成为可能，这种薄型毡做到了100％的纯天然性，在自然环境中自行分解，是一种天然绿色的制品。
　　 本课题主要研究了制作以亚麻纤维和水作为原料的薄型毡的可行性，在制作完成后，通过各种实验，如厚度，平方米克重，张力以及弯曲测试等，最终确定了制作薄型毡的最佳各项参数配置。本文的主要内容分为以下几部分:
　　 第一章为文献综述，主要描述了本研究的研究背景，研究目的和意义以及当前关于相关领域的研究状况。
　　 第二章对实验的材料进行了描述，同时对制作的条件，制作的方法，制作的各项参数以及测试的方法做了叙述。其中制作步骤分为三个阶段，分别为亚麻纤维的准备，薄型毡的制前准备以及薄型毡的制备。在亚麻纤维的准备阶段，用RetschZM100离心研磨机对亚麻纤维进行研磨，研磨时的转速为每分钟40转，研磨时间为2个小时，使得亚麻纤维在研磨后变为粉末状，为以后的薄型毡的制作做好准备。在薄型毡的制前准备阶段，把已经研磨好的亚麻纤维放入搅拌容器中，加入适当的水分，手工搅拌15分钟。最终的结果使得亚麻纤维充分的吸收水分。在薄型毡的制备阶段，用锡纸对已经准备好的样品进行包覆，随后放入WabashMPI/modelG80H-18-BCPX热压机中进行热压。最终，样品在足够时间的热压后形成薄型毡。制作的各项参数以及范围分为以下几个，水的质量分数:60％-75％;热压时的温度范围:8ton-14ton;热压时的压力范围:150℃-180℃;热压的时间为5分钟。
　　 第三章是对测试的结果做了相应的分析，对结果的原因做了相应的解释，具体如下:
　　 1.厚度测试根据ASTMD6988标准，当水的质量分数为65％，压力为8ton，温度为165℃时，制作的薄型毡具有最大厚度。
　　 2.平方米克重的测试根据ASTMD3776标准，当水的质量分水为65％，压力为12ton时，温度为165℃时，制作的薄型毡具有最大平方米克重。因为整个制作过程是纯手工进行，样品制作的统一性并不能保证的很好，所以厚度和平方米克重的测试结果只能作为参考性的数据来看。
　　 3.拉伸的测试根据ASTMD638标准，当水的质量分数为65％，压力为12ton，温度为165℃时，制作的薄型毡具有最大拉伸强度。其主要原因是因为当水的质量分数太低时，亚麻纤维吸水后的膨胀并不是很充分，导致氢键不能很快的形成，从而影响到最后的拉伸强度;当水的质量分数太高时，在单位面积中没有足够的亚麻纤维去承受拉力，从而使得拉伸强度降低;对于压力，当压力太小时，亚麻纤维之间距离的缩减不能很充分，最终影响氢键的形成，从而进一步影响最终的拉伸强度，但当压力过大时，会在一定程度上损伤亚麻纤维，从而影响最终的拉伸强度;对于温度，当温度过低时，水的蒸发还不够迅速，从而影响到纤维素大分子之间氢键的形成，并最终影响拉伸强度，当温度过高时，在一定程度上损伤亚麻纤维，从而影响最终的拉伸强度。而所有的样品的拉伸应变都很小，其主要原因是因为亚麻纤维中的无定型区域都被氢键链接，从而影响了样品的拉伸应变。
　　 4.弯曲的测试根据ASTMD790标准，当水的质量分数为60％，压力为12ton，温度为165℃时，制作的薄型毡具有最大弯曲强度。其主要原因为当水的质量分数不断增加是，制作的薄型毡的表面平整度降低，疵点增多，而这些对于弯曲强度的影响要远远大于对其他力学性质的影响，从而使得弯曲强度随着水的质量分数的增加而减小;至于压力和温度，其对弯曲强度的影响与对拉伸强度的影响相同。
　　 此外，在第三章，作者还利用其它相近产品与制成的薄型毡做了各项性能的比较，叙述了在制样过程中所遇到的问题及解决方法以及最终薄型毡的可能用途做了叙述，其可能的用途主要在一次性的工业用品、汽车内饰的内饰板、墙面材料。虽然现在所制的薄型毡的各项性能与其最终可能的应用领域的各项要求可能会有一定的差距，但是相信因为其价格低廉，制作简单，很好的环保性以及在后续的研究中对其性能的不断改进，最终会获得相关领域的欢迎。
　　 第四章为结论部分，对全文的研究做了总结，研究中得出的结论做了叙述，同时，对未来要做的工作做了相应的描述。

目录

声明

摘要

ABSTRACT

TABKLE OF CONTENTS

CHAPTER ONE：INTRODUCTION

1．1 Natural Fiber Composites

1．2 The Idea and Objective of the Thesis

CHAPTER TWO：MATERIALS AND METHODS

2．1 Flax

2．2 Plasticizer

2．3 Water

2．4 The Theory of Papermaking

2．5 The Meaning and Theory of This Thesis

2．6 Method of Manufacturing

2．8 Test Methods

CHAPTER THREE：EXPERIMENTAL

3．1 Thickness Results

3．2 Basis Weight Results

3．3 Tensile Strength Results

3．4 Flexural Strength Results

3．5 Comparison between Flax／Water and Flax／Glycerol

3．6 The Comparison between Flax／Water Felt and Chicken Fiber／Glycerol Felt

3．7 The Influence of Impurities and Appendages on Felt Properties

3．8 The Comparison between the Process of Flax Fiber Felt Making and the Process of Paper Making

3．9 The Application of the Flax／Water Felts

CHAPTER FOUR：CONCLUSIONS

4．1 Conclusions

4．2 Future Work

REFERENCES

APPENDIX

ACHIEVEMENTS

ACKNOWLEDGEMENTS