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不同植物纤维/PBS复合材料的性能差异比较

2017年11月21日 15:50  来源:中国化纤网  人气:1204

  100mesh,120mesh筛备用;纤维素:硝酸乙醇法制备;综纤维素:亚氯酸钠法制备;木素:次氯酸盐法制备。

  14复合材料的制备将植物纤维及植物纤维主要成分(纤维素、综纤维素、木素)与PBS按一定的质量比在SK-160双辊开放式混炼机(上海齐才液压机械有限公司)上110°C混炼10min然后热压成型,制成标准试样,待拉力试验用。

  1.3复合材料性能测试1.3.1XRD测试:采用日本Rigalcu公司生产的D/Max-3c型X射线衍射仪测试纤维素与半纤维素以及复合材料的结晶度。

  2力学性能测试:复合材料的力学性能按GB/T1040.3―2006采用承德市金建检测仪器有限公司生产的XWW-10A型万能拉力试验机,以5mm/min的速度对试样施加拉伸载荷,直到试样断裂,每种测试5个平行样,取其平均值。

  1.3.3热重分析:采用TGAQ500型热重分析仪(美国TA公司)测试,测试气体为氮气,测试温度为30°C~600°C,程序升温速率为10°C/min,测试质量为4接触角测试:采用上海梭伦科技SL200A/B/D系列接触角测量仪,以蒸馏水为介质,将复合材料样品基金项目:科技部“863”计划项目子课题(2011AA100503)西省教育厅产业化育研项目(2010C01);高分子材料工程国家重点,添加植物纤维后,复合材料的接触响角较纯PBS有所降低,随着植物纤维添加量的增加,复合材料的接触角不断减小,其中,竹纤维复合材料的接触角最大,小麦秸秆纤维的接触角最小。纤维素、半纤维素的强极性以及木素分子的酚羟基结构使植物纤维具有较强的亲水性,因此当其与疏水性的PBS共混后,复合材料一方面由于亲水性的植物纤维的加入使自身亲水性增加,另一方面,由于纤维与基体之间的相容性较差,两者接触不紧密,所以复合材料表面以及内部空隙增多,复合材料的亲水性相应也增强,且随着植物纤维含量的增加,复合材料的亲水性也增加。不同植物纤维/PBS复合材料亲水程度的差异性取决于植物纤维性能的差异。由Fig.6(a),Fig.6(b)可知,结晶性能好的竹纤维的纤维素、综纤维素复合材料的亲水性相对较弱,结晶性能差的小麦纤维的纤维素、综纤维素复合材料的亲水性相对较强。这是因为结晶度大,纤维素和综纤维素裸露羟基较少,吸水性弱,与PBS树脂相容性好,复合材料内部链接紧密,空隙少,复合材料亲水性小。Fig.6(c)描述了不同植物纤维木素/PBS复合材料的亲水性,小麦秸秆纤维木素复合材料总体上表现出较好的亲水性,竹纤维木素复合材料的亲水性相对较弱,这种差异是由木素酚羟基决定的,酚羟基含量越大,亲水性越强。综上所述,纤维素、综纤维素、木素的亲水性直接决定了纤维的亲水性,竹纤维纤维素、综纤维素、木素的相对较高的疏水性以及竹纤维大的长径比(竹纤维133,稻草纤维114,小麦纤维102),使竹纤维内部结合紧密,直接导致复合材料的亲水性相对较弱。

  3结论随着植物纤维颗粒减小,复合材料的力学性能增大,随着植物纤维添加量的增大,复合材料的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐步降低。

  竹纤维、稻草秸秆纤维、小麦秸秆纤维中,竹纤维/PBS复合材料具有最好的力学性能、最优的热稳定性能以及良好的疏水性能,稻草秸秆纤维次之,小麦秸秆纤维最差。

  植物纤维/PBS复合材料的性能的差异取决于植物纤维性能的差异,纤维素、综纤维素结晶度越高,纤维素、综纤维素/PBS复合材料的性能越好,植物纤维/PBS复合材料的性能越优。

(完)

 
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