论文部分内容阅读
本文以热处理竹/HDPE复合材料为研究对象，探讨竹材经过100℃、150℃、180℃处理2h后的物理力学性能及化学组分变化，分析热处理温度对热处理竹/HDPE复合材料力学性能的影响，引用菲克第二定律计算水分在复合材料中的扩散系数，研究热处理温度对热处理竹材及其复合材料的动态粘弹性、热降解时所需能量以及HDPE结晶行为的影响。其主要结论如下：（1）竹材经热处理后，综纤维素含量76.14%下降到74.6%，木质素含量略升高，其气干密度由0.74g/cm3降至0.73g/cm3和平衡含水率由8.01%降至6.03%。随热处理温度升高，弯曲强度和拉伸强度分别由132.1MPa降至112.7MPa，177.1MPa降至139.6MPa，热处理竹材的弯曲模量由9.47GPa、升至10.84GPa，拉伸模量由7014MPa降至6824MPa，压缩强度由71.49MPa降至67.87MPa。（2）随竹材热处理温度升高，热处理竹/HDPE复合材料的力学性能均变化不明显；除抗冲击强度和拉伸应变随竹粉加载量升高而降低，热处理竹/HDPE复合材料的其它力学性能均随竹粉加载量的升高而明显升高。竹粉的加载量为40wt%时的竹/HDPE复合材料的抗弯强度大约在49MPa，是HDPE的1.4倍左右，其抗弯模量和拉伸模量分别是HDPE的2.2和2.8倍。（3）热处理竹/HDPE复合材料的水分扩散系数（Dm）范围在（0.55.6）×10-9cm2/s，Dm随热处理温度升高有所降低，随竹粉加载量升高而显著增大，100℃处理40wt%竹/HDPE复合材料的Dm值最大可达5.53×10-9cm2/s。（4）热处理竹材的储能模量（E’）和损耗模量（E"）随着热处理温度的升高而降低，150℃、180℃处理后竹材的E"在DMA测试温度110℃160℃范围内明显小于100℃处理竹材；竹塑复合材料E’和E"均高于HDPE，且热处理温度对竹塑复合材料影响较明显，随竹材热处理温度升高而E’降低，E"变化不显著；随竹粉加载量的升高，复合材料的E’、E"明显上升。（5）热处理竹材和热处理竹/HDPE混合物主要热降解区间分别为245℃354℃和307℃384℃。热处理竹材和热处理竹/HDPE混合物的表观活化能（Ea）随着热处理温度的升高分别由161.7kJ/mol升至176.4kJ/mol，由235.6kJ/mol降至225.9kJ/mol。（6） HDPE和热处理竹/HDPE混合物结晶趋势相似，结晶区间为106℃126℃。随降温速率增加，结晶峰左移，峰形加宽。晶体生长方式都以三维生长方式为主，竹纤维及偶联剂的加入有助于HDPE的异相成核，提高HDPE的结晶完整度。