苎麻-聚乳酸复合材料的制备、性能优化及热水老化研究

第一章绪论 (1)

1.1引言 (1)

1.2天然纤维增强复合材料 (1)

1.2.1天然纤维 (1)

1.2.2天然纤维增强复合材料的研究进展和应用 (2)

1.2.2.1汽车领域 (3)

1.2.2.2建筑领域 (4)

1.2.2.3其他领域 (4)

1.3天然纤维增强复合材料界面 (5)

1.3.1界面处理 (5)

1.3.2界面微观力学性能研究 (7)

1.4天然纤维增强复合材料的成型工艺 (8)

1.4.1注射成型 (9)

1.4.2层压成型 (10)

1.4.3树脂传递模塑成型 (10)

1.5复合材料湿热老化性能研究 (11)

1.5.1复合材料湿热老化原理 (11)

1.5.2复合材料湿热老化研究进展 (12)

1.6苎麻纤维增强复合材料 (12)

1.3.1基体 (13)

1.3.2增强体 (14)

1.7本课题的研究目的和意义 (15)

1.8本课题研究的主要内容 (15)

第二章苎麻纤维的表面处理及性能优化 (17)

2.1引言 (17)

2.2实验 (17)

2.2.1材料 (17)

2.2.2纤维表面处理 (18)

2.2.2.1水处理 (18)

2.2.2.2碱液处理 (18)

2.2.3扫描电镜分析（SEM） (18)

2.2.4傅里叶全反射变换红外光谱测试（FT-IR） (18)

2.2.5X射线衍射分析（XRD） (18)

2.2.6单纤维拉伸强度测试 (19)

2.3结果与讨论 (19)

2.3.1表面形态 (19)

2.3.2傅里叶全反射变换红外光谱分析 (21)

2.3.3纤维结晶度 (23)

2.3.4单纤维拉伸强度 (25)

2.4本章小结 (28)

第三章苎麻增强PLA复合材料的界面性能及老化性能研究 (29)

3.1引言 (29)

3.2实验 (29)

3.2.1材料 (29)

3.2.2纤维表面处理 (30)

3.2.3微滴包埋苎麻纤维制作 (30)

3.2.4微滴包埋抽拔实验 (31)

3.2.5微复合材料表面形态分析（SEM） (31)

3.2.6热水老化实验 (31)

3.2.6.1水处理后苎麻/PLA的热水老化实验 (31)

3.2.6.2碱液处理后苎麻/PLA的热水老化实验 (31)

3.2.7热水老化实验后微滴包埋抽拔实验 (31)

3.3结果与讨论 (32)

3.3.1界面剪切力测试 (32)

3.3.2微复合材料表面形态 (34)

3.3.3热水老化对苎麻/PLA界面粘结强度的影响 (36)

3.4本章小结 (39)

第四章苎麻增强PLA复合材料的制备及性能研究 (41)

4.1引言 (41)

4.2实验 (41)

4.2.1材料 (41)

4.2.2复合材料制备方法 (42)

4.2.2.1复合材料成型工艺参数的确定 (42)

4.2.2.2复合材料制备的工艺流程 (43)

4.2.3织物水处理后循环往复拉伸预处理 (45)

4.2.4复合材料力学性能测试 (46)

4.2.4.1拉伸性能测试 (46)

4.2.4.2弯曲性能测试 (47)

4.2.5扫描电镜分析 (48)

4.2.6纤维结晶取向测试 (48)

4.3结果与讨论 (49)

4.3.1苎麻/PLA复合材料力学性能 (49)

4.3.1.1复合材料的拉伸性能 (49)

4.3.1.2复合材料的弯曲性能 (51)

4.3.2苎麻/PLA复合材料微观形貌 (52)

4.3.3纤维结晶取向结构 (53)

4.4本章小结 (55)

第五章结论与展望 (56)

5.1结论 (56)

5.2展望 (58)

参考文献 (59)

硕士期间研究成果 (65)

致谢 (67)

东华大学硕士学位论文第一章绪论

第一章绪论

1.1引言

材料是社会发展的物质基础和先导,而新材料则是社会进步的重要里程碑。新材料技术是支撑当今人类文明的现代工业关键技术，新材料技术一直是世界各国科技发展规划之中一个十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、能源技术一起，被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术[1]。复合化是新材料的重要发展方向，也是新材料的重要组成部分和最具生命力的分支之一。复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一[2]。

1.2天然纤维增强复合材料

采用可再生生物资源（Biomass renewable resource）来制造新材料已越来越受到重视[3,4]。天然植物纤维具有价廉质轻、比强度和比刚度高等优良特性，特别是植物纤维属于可再生资源，可自然降解，因此具有良好的工业应用前景[5]。以低价的天然植物纤维为增强材，生物降解树脂作为基材，开发出环境友好、可自然降解的绿色复合材料(green composite)，已经成为代替玻纤增强复合材料(glass fiber reinforced plastics，GFRP)强有力的选择。因此，天然纤维增强复合材料的研究开发也越来越引人注目[6]。

1.2.1天然纤维

天然纤维包括棉、麻、竹、毛、丝等，其组成结构大多类似，主要由纤维素(Cellulose)、木质素(Lignin)、半纤维素(Hemi-cellulose)、果胶(Pectin)、蜡质(Wax)及矿物质等组成[7]。木质纤维素天然纤维中最主要的组成成分，由存在于木质素和半纤维素模型中的成螺旋形的微米原纤维组成。原纤维角θ呈螺旋状取向，如图1-1所示。纤维素成分和微纤维角决定了其机械性能，也决定了天然纤维的强