● 摘要
当前,随着能源危机的日益严重和人类环保意识的逐渐提高,植物纤维以其可再生性受到人们的广泛重视。以麻、竹为代表的植物纤维,具有密度小、比性能好、可生物降解、人体亲和性好、原料来源广泛、价格低廉等优势,被用作增强体制备植物纤维增强的树脂基复合材料,已经成功应用于汽车等领域。同时,热塑性复合材料具有密度低、韧性好等特点,还可以较好地解决热固性树脂难以回收再利用的问题,因而也受到广泛关注。
本文基于对厢式货车车厢板材的调研考察,优选纤维、树脂及芯材,并以植物纤维增强热塑性树脂基复合材料为主要对象,旨在制备一种密度低、力学性能优异同时成本低廉的复合材料板材,用以代替现有材料。
首先,以比性能与比成本作为参考因素对纤维、树脂与芯材进行考察,选取了综合性能较为优异的亚麻纤维、聚丙烯树脂和聚丙烯蜂窝材料。其后,采用单向亚麻纤维/聚丙烯预浸料制备了复合材料层板,考察了层板的拉伸性能;进而将亚麻纤维/聚丙烯复合材料与聚丙烯蜂窝进行热压粘接,制得亚麻纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝夹层复合材料,针对车厢板材使用特点,对蜂窝夹层铆接后的抗剥离性能进行了测试,并与其他几种市售的可以用作货车车厢板材的材料进行了对比。
实验结果表明,制备的亚麻纤维/聚丙烯复合材料成型质量较好,拉伸模量和拉伸强度分别达到17.6GPa和188MPa,优于亚麻纤维/聚乳酸复合材料与亚麻纤维/聚酯复合材料。制备的亚麻纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝夹层复合材料的抗剥离性能达到了相同蜂窝厚度下的市售木纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝夹层复合材料性能水平;并且其单位蜂窝厚度的抗剥离性能,超过了市售木纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝夹层复合材料与玻璃纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝复合材料性能,显示出了在性能、可再生性和成本方面的优势。
本文研究的亚麻纤维/聚丙烯-聚丙烯蜂窝夹层复合材料具有密度低、力学性能好、成型工艺简单、成本低等优点,在汽车等领域有着良好的应用前景。
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