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短纤维增强PVC复合材料力学性能研究

作　者: 宋华
导　师: 晏雄
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 玻璃纤维 PVC 纤维含量 纤维长度 苎麻纤维 复合材料 混杂效应
分类号: TQ327
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


纤维增强塑料不仅具有很高的力学强度，特别是耐疲劳性，在重复的外力作用下，材料的性能不会明显降低。纤维增强塑料还具有突出的抗蠕变性能。在这些方面，其他的塑料改性方法是无法与之媲美的。树脂通过纤维增强构成复合材料是大幅度提高其综合性能的有效途径。 本文从短切纤维增强塑料方面考虑，使用比较有代表性的增强材料玻璃纤维，在实验中配合一定PVC助剂对PVC进行改性增强，通过对试样制品的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的分析，探讨短切纤维在纤维含量、纤维长度以及界面粘结等情况下对硬质PVC制品的力学性能的影响。混杂纤维增强不仅可以降低材料的成本，而且往往存在混杂效应，也可以获得技术效益。苎麻纤维是一种天然纤维，它的纤维素含量高，强度大、纤维长度长，在麻类纤维中性能最为突出，属高性能的天然植物纤维，而且苎麻纤维的价格比玻璃纤维便宜，比重比玻璃纤维小，所以用苎麻纤维与玻璃纤维混杂增强塑料对降低材料的成本以及提高材料的比强度和比模量都是非常有利的。本文也通过苎麻纤维增强PVC以及苎麻纤维和玻璃纤维混杂增强PVC制得制品，并对制品进行力学性能测试，探讨苎麻纤维以及苎麻纤维与玻璃纤维混杂增强对硬质PVC力学性能的影响。 主要结论有： 1．在加入单一的短切玻璃纤维和苎麻纤维后，发现由单一短切玻璃纤维增强的PVC复合材料的各项力学性能均要高于由单一短切苎麻纤维增强PVC复合材料。 2．由单一短切玻璃纤维增强的PVC复合材料，随着纤维含量的提高拉伸强度、弯曲强度、弹性模量和冲击强度却都在降低。这是因为在加工中没有对玻璃纤维进行改性处理，使得复合材料的界面粘结不是很好。此外玻璃纤维在PVC树脂中分散情况也不好，而且随着纤维含量的提高，分散情况越不好。短纤维含量对弯曲模量的影响不大。 3.由单一短切玻璃纤维增强的PVC复合材料，在同一纤维含量下随着纤维长度的增加，拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和弯曲模量也在增加，但是增加的不是很明显。冲击强度，也是随着纤维长度的增加而增加，特别是在纤维含量为10%时较为明显，而在纤维含量提高后则变得不是很明显。 4.短切纤维增强PVC复合材料的断裂伸长率与纯PVC材料的断裂伸长率相比下降很大。而单一短切玻璃纤维增强PVC复合材料的断裂伸长率与单一短切竺麻纤维增强PVC复合材料以及混杂纤维增强PVC复合材料的断裂伸长率相比则变化不大。 5.在混杂增强PVC时，拉伸强度、弯曲模量和冲击强度获得了比较好的混杂性能，出现了正的混杂效应，而在弯曲强度方面则出现了负的混杂效应。

全文目录


第一章 前言  11-19
  1.1 复合材料概述  11-15
    1.1.1 纤维增强复合材料  12-13
    1.1.2 聚氯乙烯材料  13-15
  1.2 课题的意义及国内外研究动态  15-18
    1.2.1 课题的意义  15-16
    1.2.2 国内外的研究进展  16-18
  1.3 本课题研究方法和内容  18-19
第二章 理论分析  19-25
  2.1 应力传递理论  19-20
  2.2 纤维含量对复合材料性能的影响  20
  2.3 纤维长度对复合材料性能的影响  20-22
  2.4 界面对复合材料性能的影响  22-23
  2.5 混杂纤维对复合材料性能的影响  23-25
第三章 复合材料试样的制备及测试  25-51
  3.1 配方设计  25-31
    3.1.1 聚氯乙烯概述  25-28
    3.1.2 实验配方  28-31
  3.2 纤维实验准备  31-37
    3.2.1 回潮率  31-32
    3.2.2 密度  32-33
    3.2.3 热性能  33-34
    3.2.4 力学性能  34-35
    3.2.5 残胶率  35
    3.2.6 细度  35-36
    3.2.7 直径  36-37
  3.3 复合材料试样的制备  37-45
    3.3.1 纤维的制备  38
    3.3.2 混合  38-39
    3.3.3 混炼  39-41
    3.3.4 压板  41-45
    3.3.5 制样  45
  3.4 复合材料的力学性能测试  45-51
    3.4.1 拉伸实验  46-48
    3.4.2 弯曲实验  48-49
    3.4.3 冲击实验  49-51
第四章 实验结果及分析  51-71
  4.1 拉伸实验结果及分析  51-63
  4.2 弯曲实验结果及分析  63-66
  4.3 冲击实验结果及分析  66-71
第五章 结论  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
附录: 论文发表情况  78

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 增强塑料、填充塑料
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