文档介绍：天然纤维混杂增强聚乳酸复合材料的制备
及性能研究
Preparation and properties of nature fiber
hybrid reinforced posites
学科专业:材料学
研究生:费晓瑜
指导教师:万怡灶教授
天津大学材料科学与工程学院
二零一二年十二月
独创性声明
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摘要
近年来,随着能源和环境问题的日益严重,天然纤维复合材料越来越受到人
们的重视。本文采用玉米纤维、剑麻纤维以及玉米和剑麻混杂纤维作为增强体,
采用注塑成型法制备聚乳酸基复合材料,对复合材料的静态力学性能、动态力学
性能、热性能以及降解性能进行了深入的研究,探讨了混杂比以及界面对混杂效
应的影响。
为了研究玉米纤维的表面处理对复合材料性能的影响,本文分别采用碱处理
以及碱和硅烷组合处理方法对玉米纤维进行改性,制备玉米纤维增强 PLA 复合
材料。实验表明,两种方法均能改善玉米纤维与 PLA 的界面结合性能,其中采
用碱和硅烷组合处理玉米纤维时,复合材料能够获得较好的综合力学性能和热性
能。
采用注塑成型法制备了碱处理玉米纤维和碱处理剑麻纤维混杂增强 PLA 复
合材料(AC/AS/PLA),对其性能的测试研究表明,随着玉米纤维体积含量的增
加,复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度出现先增后降的趋势,当玉米纤维和剑麻
纤维的混杂比为 3:7 时,复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度最高,并且均表现出
了正的混杂效应,同时复合材料的结晶度最高(为 30%)。为了研究界面对复合
材料混杂效应的影响,本文采用未处理的玉米纤维与碱处理的剑麻纤维混杂增强
PLA 复合材料(UC/AS/PLA)以及碱处理的玉米纤维和未处理的剑麻纤维混杂
(AC/US/PLA)增强 PLA 复合材料,实验发现界面对混杂效应具有一定的影响,
UC/AS/PLA 的拉伸、弯曲和冲击强度均表现出了正的混杂效应,而 AC/US/PLA
均表现出了负的混杂效应。
最后对复合材料的降解性能进行了研究,结果表明,在自然条件下 PLA 和
复合材料的降解速度缓慢,在不同 pH 值的酸碱水溶液中,复合材料的降解速度
明显高于纯 PLA,其中在碱性条件下复合材料的降解速度最快,其次是酸性条
件,在 pH 值为 7 的水中降解最慢。
关键词: 玉米秸秆剑麻纤维 PLA 混杂效应
ABSTRACT
In recent years, with the increased awareness of environmental protection, people
focus on researches of natural fiber reinforced polymer posites. In this
thesis, corn fiber, sisal fiber, corn and sisal hybrid fiber reinforced poly(lactic acid)
(PLA) composites were prepared using injection molding. The static mechanical
properties, dynamic mechanical properties, thermal properties and degradation
properties were studied. The influence of hybrid ratio and interface on hybr