黄麻纤维表面ZnO纳米棒的制备及其增强聚丙烯复合材料研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wushong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
黄麻纤维/聚丙烯(JF/PP)复合材料以其质轻、价廉、绿色环保等优势成为研究的热点。然而,黄麻纤维与PP树脂之间的界面结合较差,限制了JF/PP复合材料的实际应用。研究表明,纳米粒子(如Si O2、Ca CO3)对纤维增强树脂复合材料的界面改性具有显著的的效果。但由于无定形纳米粒子的高表面能使其容易团聚,形貌难以控制,改性效果有限。ZnO以其独特的晶体结构能够生长出不同的形貌,其中棒状ZnO具有高比表面积,能够增加黄麻纤维表面粗糙度,与树脂基体间形成机械锁结,改善界面结合。因此,本文通过在黄麻纤维表面制备ZnO纳米棒,以改善黄麻纤维与PP基体间的界面性能。(1)分别采用碱处理和酸/碱处理对黄麻纤维进行表面预处理。结果表明,两种预处理均能除去黄麻纤维表面部分胶质,且均未破坏黄麻纤维的主体结构。其中酸/碱处理对胶质去除更为彻底,有效提高了黄麻纤维的结晶度。(2)采用溶胶-凝胶法在黄麻纤维上沉积了ZnO种子层,随后采用水热法在ZnO种子层表面制备了ZnO纳米棒。结果表明,与未处理的黄麻纤维相比,酸/碱处理后所制备的ZnO纳米棒与黄麻纤维结合更为牢固。与未沉积ZnO种子层的黄麻纤维相比,沉积了ZnO种子层的黄麻纤维表面所制备的ZnO纳米棒尺寸均匀性、排列规整度、数量均有所提高。(3)采用单因素变量法研究了不同水热工艺参数对ZnO纳米棒生长的影响。结果表明,锌源浓度的增加提高了ZnO纳米棒的长径和排列规整度。随着反应时间的增加,ZnO纳米棒的长度逐渐增加,而直径则在5h左右达到最大值。随着反应温度的升高,ZnO纳米棒的长度逐渐增加,直径在90℃附近达到最大值,ZnO纳米棒的生长数量变化不明显。(4)通过正交试验确定了ZnO纳米棒的最佳制备工艺参数:锌源浓度0.0375mol/L、反应时间5 h、反应温度90℃。此时所制备的ZnO纳米棒平均长度和直径分别为260nm和63nm。对最佳工艺下黄麻纤维的测试分析结果表明,与酸/碱处理的黄麻纤维相比,表面制备ZnO纳米棒的黄麻纤维拉伸强度提高了9.4%,吸湿率降低了26.5%,热稳定性也有所增加。(5)分别将不同处理的黄麻纤维与PP纤维按一定比例热压成型得到JF/PP复合材料。通过对JF/PP复合材料的性能分析表明,与未处理JF/PP复合材料相比,黄麻纤维/ZnO/聚丙烯(n-ZnOr@JF/PP)复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了45.6%、31.9%和39.6%。同时,吸水率降低了40.1%,热稳定性有所提升。此外,与未处理JF/PP复合材料相比,n-ZnOr@JF/PP复合材料中黄麻纤维与PP树脂间的界面孔隙减小,结合紧密。ZnO纳米棒与PP树脂间的机械锁结作用阻碍了PP与黄麻纤维间的分离,这些结果说明ZnO纳米棒显著改善了黄麻纤维与PP树脂的界面结合性能。
其他文献
Ti6Al4V钛合金因其高比强度、高疲劳抗性、优异综合力学性能,在航空航天服役条件下表现良好得到广泛应用。增材制造的高速发展,解决了传统加工方法效率低难度高的难题,而电子束快速成形技术(Electron Beam Freeform Fabrication,EBF~3)作为一种高效率、低成本、真空无污染的柔性加工增材技术,在钛合金结构件的成形领域显示出独特优势。但是电子束快速成形制备的钛合金试样,因
学位
<正>一、一元一次方程教学因数学文化而精彩数学作为一种文化现象,早已是人们的常识.新课标要求数学教学将数学文化与数学内容有机地结合起来,使学生在学习数学的过程中真正受到文化感染,产生文化共鸣,体会数学的文化品位.这就要求数学教师微观地进行分析,将数学文化渗入课堂教学,
期刊
本文分析建筑工程安全管理的重要意义,从建立健全法律法规、注重人员安全教育、提高安全管理重视程度、完善安全管理机制、改善现场施工环境、科学制定事故应急预案、定期保养施工机械设备几个方面入手,重点探讨建筑工程安全管理的优化措施。
期刊
报纸
中国正处于“百年未有之大变局”,面对国内外发展环境的深刻复杂变化,东北地区内循环建设面临新的机遇和挑战。以宏观经济视角剖析东北内循环以及内循环主体具体内涵,分析东北内循环主体建设中的现状,聚焦内循环主体建设中的关键节点和重要突破口——产业链与创新链,研究产业链和创新链作为内循环主体建设的前后联动节点,为促进地区经济发展,做到“产业结构合理化,产业模式高级化,产业链条科学化,产业政策全面化,产业区域
期刊
随着电化学储能系统的不断发展,人们正在寻求研发和制造更高能量密度的电化学储能系统。锂硫电池的理论能量密度高达2600Wh kg-1,高于传统锂离子电池,非常具有应用前景,故有希望代替锂离子电池成为下一代重要的电化学储能系统之一。但是锂硫电池的商业化仍然面临着很多严重问题,尤其是在电化学性能方面存在着一些本身无法忽略的问题,如硫在循环过程中产生的体积膨胀、单质硫和短链多硫化物的绝缘性、多硫化物在电解
学位
施工安全是保障建筑工程顺利建设的关键,也是所有建设企业必须重视的内容。在工程建设期间,建筑企业只有全方位保障施工安全、加强安全管理,才能降低安全事故的发生概率,促进企业的全面发展。基于此,本文根据建筑工程的施工特点,对施工过程中现存的各种安全管理问题进行探讨,梳理了施工安全管理问题的成因,并在此基础上提出保障建筑工程施工安全的可行措施,旨在提高建设企业的安全管理质量,更好地维护人民群众的生命财产安
期刊
环氧树脂作为综合性能优良的聚合物材料,在复合材料、涂料、交联剂中应用广泛。然而在其使用过程中容易受到机械力、辐射环境、腐蚀介质等外部因素的影响,材料表面和内部会产生裂纹且难以修复,因其具有交联三维网状结构也难以降解和分解,因此环氧树脂的修复和回收问题使其应用领域受限。为了解决这些问题,本文采用基于Diels-Alder(DA)反应的热可逆自修复环氧树脂替代传统环氧树脂,并对自修复环氧树脂组分进行设
学位
我国政府2020年明确提出二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。超细玻璃棉具有卓越的隔热、隔音和阻燃特性,是航空、航海、交通、建筑和热力管道领域极具潜力的节能降噪材料,发展超细玻璃棉对我国实现碳达峰和碳中和有重要意义。然而轻质低强超细玻璃棉毡内部微观结构容易因拉伸产生变形降低其保温和吸声性能,研究工艺参数对超细玻璃棉拉伸力学性能影响规律,分析超细玻璃棉拉伸变形损伤失效机
学位
在过去十年中,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池经历了前所未有的突破,使其有希望成为下一代薄膜光伏技术的领军者。钙钛矿太阳能电池中的电子传输层在器件内部电荷的分离过程扮演着关键角色,研究表明电子传输层界面的修饰对提升钙钛矿太阳能电池的光电性能具有十分重要的作用。在众多修饰方法中,铁电材料因具有较高自发极化强度,产生的极化电场能改善光伏器件内部载流子分离和传输,从而进入了人们的研究视野并引起了广泛的关注
学位