论文部分内容阅读
木(竹)塑复合材料兼具植物纤维和塑料的优点,由于其绿色化和轻量化的特点,成为了汽车行业开发新部件重点关注的材料之一。为了研究竹木塑复合材料在汽车内饰件上应用的可行性,本论文分别从工艺参数确定、改性处理、有机挥发物释放以及模压性能四个方面对竹纤维/木纤维/聚丙烯纤维复合材料(以下简称为竹/木/PP纤维复合材料)制备以及性能进行研究。本文使用无纺织气流铺装工艺制备竹/木/PP纤维毡,通过热压熔融,冷压定型制备竹/木/PP纤维复合材料。本论文选择热压温度、热压时间以及竹/木/PP纤维配比进行研究,用吸水前后静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE),以及24h吸水率(WA)和24h吸水厚度膨胀率(TS)来表征竹/木/PP纤维复合材料的物理力学性能,优化复合材料的制备工艺参数;对竹/木/PP纤维配比对复合材料性能影响机理进行研究。使用不同浓度的硅烷偶联剂进行竹纤维改性,研究γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(AMEO)浓度对复合材料性能的影响,旨在保证竹/木/PP纤维复合材料强度的前提下降低密度,减轻重量。对有机挥发物释放量以及二维和三维模压性能进行研究,得到以下结论。(1)竹纤维含量和热压温度对竹/木/PP纤维复合材料性能影响显著。随着竹纤维含量的增加,复合材料的MOR和MOE出现先降低后升高的趋势,当竹纤维含量为25%时复合材料力学性能最优;WA和TS随着竹纤维含量的增加而降低;经过浸水后,复合材料的力学性能出现降低,变化趋势和浸水之前相似。竹/木/PP纤维复合材料的工艺参数为:热压温度180℃、热压时间2min/mm、竹/木/PP纤维配比为25:25:50时综合性能最优。(2)使用0%、1%、3%、5%和7%这5种浓度的AMEO改性竹纤维,研究AMEO浓度对竹/PP纤维复合材料性能的影响。结果表明,改性后的竹纤维亲水性羟基的数量减少,在与PP复合时界面性能增强;随着AMEO浓度的增加,复合材料的力学性能出现先增加后降低的趋势,当AMEO浓度为3%时,复合材料力学性能最优,MOR和MOE最大,分别为63.12 MPa和3781 MPa。(3)采用通用汽车公司GMW15634实验方法标准,使用热解析法对复合材料挥发性有机物(VOC)以及半挥发性有机物(SVOC)释放量进行测试,测试结果表明复合材料的VOC和SVOC完全符合Patac Engineering Standards TS-INT-001 PES11080限值标准要求,检测结果为合格。(4)对竹/木/PP纤维毡进行二维模压发现,竹纤维的含量和模具的参数对复合材料的形变量均有显著影响,竹纤维含量越多,在模压时能承受的拉力也就越强,形变量也就越小;当模具的模压角度越大,波峰边距越小,越容易形成应力集中,造成的形变量越大。复合材料三维模压性能研究表明,模具的参数对复合材料表面质量的影响非常显著,竹纤维含量的影响却不显著,当模具上直角越多,剪切力越大,复合材料越容易形成裂纹,表面质量降低。