长麻纤维增强HDPE复合材料的制备及性能研究

摘要

天然植物纤维增强热塑性塑料通常采用双螺杆挤出机或密炼机配混造粒，再通过单螺杆挤出机或注塑机进行成型，导致复合材料中天然纤维长度的不足，严重影响了增强效果。本课题通过熔融浸渍工艺制备长黄麻纤维/HDPE增强复合材料，由于避免了挤出机或密炼机对纤维的机械搅拌剪切作用，实现了天然纤维有效增强热塑性塑料。主要研究工作如下:
　　1、根据天然植物纤维不连续的特点，设计了适合于天然纤维条的熔融浸渍设备;通过自行设计加工的熔融浸渍设备制备了高性能的长黄麻纤维/HDPE增强粒料，并研究了预浸渍料制备工艺以及成型方法对其力学性能的影响。
　　2、研究了黄麻纤维含量、浸渍温度、相容剂MAPE含量以及纤维增强粒料长度对长黄麻纤维/HDPE力学性能和微观结构的影响作用，通过比较和分析，确定了优化的预浸渍料制备工艺。
　　3、设计正交试验，研究注塑成型工艺参数:螺杆转速、机筒温度和注射流率对复合材料制品力学性能的影响，确定了优化的注塑工艺。
　　4、采用优化的工艺参数制备长黄麻纤维/HDPE预浸渍料，又运用挤出、模压、注塑和注压四种成型方法制得复合材料试件，对照测试数据，分析比较各成型方法制备的复合材料试件力学性能。
　　本研究所取得的成果为实现制备长天然纤维增强热塑性复合材料的产业化有一定的指导作用。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 天然植物纤维的概况

1．2．1 几种常见天然植物纤维概况

1．2．2 天然植物纤维的化学组成和结构

1．2．3 天然植物纤维的机械性能

1．2．4 天然植物纤维的耐热性能

1．3 植物纤维增强材料的应用

1．3．1 汽车行业

1．3．2 建筑行业

1．4 天然植物纤维复合材料界面问题

1．5 天然纤维增强热塑性复合材料的制备工艺

1．6 长纤维增强热塑性复合材料的浸渍工艺

1．7 研究部分

1．7．1 论文选题的立论、目的和意义

1．7．2 本课题的创新之处

1．7．3 本课题的主要研究内容

第二章 实验原料、设备、实验方案及性能测试

2．1 原料选择

2．1．1 树脂基体

2．1．2 黄麻纤维条

2．1．3 相容剂

2．2 实验设备及测试仪器

2．3 适用于天然纤维的熔融浸渍设备设计

2．3．1 适用于天然纤维熔融浸渍模具设计

2．3．2 适用于天然纤维熔融浸渍冷却辊压装置设计

2．4 技术路线

2．5 试样制备

2．6 性能测试与表征

2．6．1 黄麻纤维含量测试

2．6．2 力学性能测试

2．6．3 扫描电镜观察

第三章 制备工艺对长黄麻纤维增强HDPE性能的影响

3．1 黄麻纤维含量对长黄麻纤维／HDPE性能的影响

3．2 浸渍模具温度对长黄麻纤维／HDPE性能的影响

3．3 相容剂含量对长黄麻纤维／HDPE性能的影响

3．4 增强粒料长度对长黄麻纤维／HDPE性能的影响

3．5 本章小结

第四章 注塑工艺对长黄麻纤维增强HDPE复合材料制品性能的影响

4．1 注塑成型工艺分析

4．2 正交试验设计

4．3 正交试验结果

4．4 实验结果及分析

4．5 本章小结

第五章 成型方法对长黄麻纤维增强HDPE复合材料制品性能的影响

5．1 不同成型方法实验设计

5．1．1 注塑成型复合材料试样

5．1．2 挤出成型复合材料试样

5．1．3 模压成型复合材料试样

5．1．4 注压成型复合材料试样

5．2 成型方法对复合材料拉伸性能的影响

5．3 成型方法对复合材料弯曲性能的影响

5．4 成型方法对复合材料断裂伸长率的影响

5．5 不同成型复合材料断面形貌分析

5．6 本章小结

第六章 结论

6．1 全文总结

6．2 课题有待研究的问题

参考文献

致谢

研究成果及发表论文

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