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竹纤维的表面改性及其复合材料的研究

作　者: 薛涵与
导　师: 林金火
学　校: 福建师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 竹纤维改性聚丙烯漆酚接枝
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用FT-IR和XPS研究了竹粉各组分(木质素和竹纤维素)与漆酚金属化合物的反应机理。结果表明竹粉中的木质素分子与FeCl3不发生化学反应；超声波作用下,木质素分子中的羰基(C=O)与羟基发生羟醛缩合反应并生成了醚键；竹纤维素与Fe3+的反应则先是氯化铁在浸渍竹纤维的过程中先水解生成Fe(OH)3凝胶,而后Fe(OH)3凝胶再通过氢键吸附在竹纤维表面。为提高化学试剂的可及度及化学反应的程度,后续研究中采用竹粉为原料制备竹纤维,再用原位反应法制备漆酚金属化合物包覆的竹纤维。实验得到漆酚用量、活化时间、反应时间等对包覆程度的影响,并用FT-IR、DSC、TG、XPS、SEM等对改性竹纤维的微观结构和热解性能进行了表征和分析。并在此基础上,将改性竹纤维与聚丙烯复合,得到了界面模糊、力学性能较好的新型竹塑复合材料,并对产品的微观形貌和力学性能进行了考察。结果表明：在最佳制备条件下,漆酚铁包覆竹纤维的包覆程度达到6%,漆酚铁对竹纤维与PP树脂之间的界面粘接起到一定的增强作用,使BCFeU/PP复合材料在拉伸强度不变的情况下,断裂伸长率得到明显的提高。在最佳制备条件下,漆酚钛包覆竹纤维的包覆程度则能够达到35%。漆酚钛化合物的包覆能够有效延缓竹纤维的热分解,改善竹纤维与PP树脂之间的界面粘接。本研究另以过氧化苯甲酰为引发剂,制备了甲基丙烯酸十二烷基酯接枝改性的竹纤维。并采用IR、XRD、DSC、TG对接枝改性竹纤维进行了表征和分析。同时,对接枝改性竹纤维／聚丙烯复合材料进行了力学性能测试和SEM界面分析。测试结果表明：甲基丙烯酸十二烷基酯成功的接枝到竹纤维表面；接枝改性的竹纤维在竹粉／聚丙烯复合材料中起到增容的作用。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-7
目录  7-10
绪论  10-26
  1 天然植物纤维  10-13
    1.1 天然植物纤维的优点  10-11
    1.2 天然植物纤维的化学成分  11-13
  2 天然植物纤维的改性  13-18
    2.1 纤维素的化学反应能力  13-14
    2.2 天然植物纤维的化学改性  14-17
    2.3 天然植物纤维化学改性的缺点  17-18
  3 木塑复合材料  18-22
    3.1 木塑复合材料的定义  18
    3.2 木塑复合材料的优点  18-19
    3.3 木塑复合材料的缺点  19
    3.4 木塑复合材料的改进  19-22
  4 竹纤维  22-24
  5 课题的主要研究内容、科学意义和创新点  24-26
    5.1 课题的主要研究内容  24
    5.2 课题的科学意义  24-25
    5.3 课题的创新点  25-26
第一章漆酚铁包覆竹纤维的合成与表征及其复合材料的研究  26-44
  1.1 引言  26
  1.2 实验部分  26-29
    1.2.1 材料与仪器  26-27
    1.2.2 木质素的提取  27
    1.2.3 竹纤维的制备  27
    1.2.4 木质素、竹纤维浸渍氯化铁样品的制备  27
    1.2.5 漆酚铁包覆竹纤维的制备  27
    1.2.6 BP/PP和BCFeU/PP复合材料的制备  27-28
    1.2.7 测试与仪器  28-29
  1.3 结果与讨论  29-43
    1.3.1 纤维素的提取  29-30
    1.3.2 超声波及FeCl_3对竹粉木质素结构的影响  30-33
    1.3.3 漆酚铁对竹纤维表面的改性机理  33-37
    1.3.4 BCFeU制备的影响因素  37-39
    1.3.5 漆酚铁改性竹纤维的性能  39-43
  1.4 小结  43-44
第二章漆酚钛包覆竹纤维的合成与表征及其复合材料的研究  44-56
  2.1 引言  44
  2.2 实验部分  44-46
    2.2.1 材料与仪器  44
    2.2.2 漆酚钛包覆竹纤维BCTiU的制备  44-45
    2.2.3 BP/PP和BCTiU/PP复合材料的制备  45
    2.2.4 测试与仪器  45-46
  2.3 结果与讨论  46-54
    2.3.1 FT-IR光谱分析  46-47
    2.3.2 BCTiU制备的影响因素  47-49
    2.3.3 SEM分析  49-50
    2.3.4 热分析  50-51
    2.3.5 BCTiU/PP复合材料的力学性能  51-53
    2.3.6 复合材料拉伸断面SEM分析  53-54
  2.4 小结  54-56
第三章甲基丙烯酸十二烷基酯接枝竹纤维的制备及其复合材料的研究  56-70
  3.1 引言  56
  3.2 实验部分  56-58
    3.2.1 材料与仪器  56
    3.2.2 竹纤维的预处理  56-57
    3.2.3 甲基丙烯酸十二烷基酯接枝竹纤维的制备  57
    3.2.4 竹粉/甲基丙烯酸十二烷基酯接枝竹纤维/聚丙烯复合材料的制备  57-58
    3.2.5 测试与分析  58
  3.3 结果与讨论  58-68
    3.3.1 FT-IR光谱分析  58-60
    3.3.2 XRD谱图分析  60
    3.3.3 制备甲基丙烯酸十二烷基酯接枝竹纤维的影响因素  60-63
    3.3.4 热分析  63-65
    3.3.5 复合材料的力学性能  65-67
    3.3.6 复合材料断面的微观形貌(SEM)分析  67-68
  3.4 小结  68-70
第四章结论  70-72
参考文献  72-80
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  80-81
致谢  81-82
个人简历  82-83

竹纤维的表面改性及其复合材料的研究

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