【摘 要】
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目前,人们对于环境污染以及资源匮乏问题的关注度越来越高,绿色可持续发展理念已经深入人心,天然植物纤维复合材料受到人们广泛的青睐。竹纤维（BF）是具有较高比强度和比模量的天然纤维材料,聚乳酸（PLA）是由可再生的植物资源中提取的热塑性材料,本课题选用长竹纤维（BF）作为增强体,制备绿色可降解的PLA/竹纤维复合材料。本文从PLA/竹纤维复合材料制备的热压参数研究入手,着重研究了PLA/竹纤维复合材料
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目前,人们对于环境污染以及资源匮乏问题的关注度越来越高,绿色可持续发展理念已经深入人心,天然植物纤维复合材料受到人们广泛的青睐。竹纤维（BF）是具有较高比强度和比模量的天然纤维材料,聚乳酸（PLA）是由可再生的植物资源中提取的热塑性材料,本课题选用长竹纤维（BF）作为增强体,制备绿色可降解的PLA/竹纤维复合材料。本文从PLA/竹纤维复合材料制备的热压参数研究入手,着重研究了PLA/竹纤维复合材料的制备工艺方法,并在此基础上,探讨了复合材料的表面改性处理;获得了制备PLA/竹纤维复合材料的最佳工艺参数及改性方法。主要研究内容如下:（1）制备了长竹纤维,并测试了长竹纤维主要参数及力学性能。（2）研究了PLA/竹纤维复合材料成型工艺中的热压参数（温度,压力及时间）对复合材料力学性能的影响。运用三因素三水平正交试验,研究PLA/竹纤维复合材料的拉伸和弯曲性能,寻求最佳的工艺参数;探讨了竹纤维含量对PLA/竹纤维复合材料的拉伸性能及弯曲性能的影响。（3）在层压工艺的基础上,创新性的提出了包缠工艺和捻合工艺,采用三种不同工艺方法,分别制备了PLA/竹纤维复合材料,测试并分析了不同工艺复合材料的力学性能及吸水性能。（4）探讨不同表面改性处理方式（Na OH、硅烷偶联剂KH-550以及Na OH+硅烷偶联剂KH-550）对优选工艺制备的PLA/竹纤维复合材料的力学性能及吸水性能的影响。获得主要结论如下:（1）测试了实验室自主制备的长竹纤维,其线密度为300.2dtex;断裂强度为4.37c N/dtex,断裂伸长率为1.83%。（2）通过正交分析（层压工艺）可知,热压温度对复合材料的弯曲性能影响最大,对复合材料拉伸强度影响最大的是热压时间。最佳的热压工艺参数为:温度160℃,时间10min,压力3MPa。此工艺下,BF含量在50%时,其拉伸性能和弯曲性能最佳,分别为51.3MPa,56.5MPa。（3）三种工艺制备的复合材料力学性能试验分析发现,捻合制备工艺最佳;其制品拉伸强度为69.69MPa,弯曲强度为61.28MPa;与层压工艺相比,拉伸强度提高了35.74%,弯曲强度提高了8.42%;与包缠工艺相比,拉伸强度提高了52.73%,弯曲强度提高了53.35%。3种工艺制备的复合材料的吸水性能表现为:捻合工艺＞包缠工艺＞层压工艺,层压工艺制备的复合材料的耐水性能最佳。（4）Na OH处理和硅烷偶联剂KH-550处理均在不同程度上提高了PLA/竹纤维复合材料的拉伸性能和弯曲性能;其中Na OH+偶联剂处理的效果最佳,处理后的复合材料的拉伸强度为95.17MPa,弯曲强度为86.39MPa;相比于未处理的复合材料,其拉伸性能提高了35.56%,弯曲性能提高了40.98%。偶联剂处理效果次之,Na OH处理的效果最差。在吸水性试验中发现Na OH+偶联剂处理对复合材料的耐水性能的提升有着最佳的效果。
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