蛇纹石/水镁石纤维/不饱和聚酯复合材料的研究

论文摘要

随着复合材料的深入研究和广泛应用,作为复合材料组分之一的填料日益受到人们的高度重视。填充改性是材料改性的一种重要手段,它不仅可以大大降低材料的成本,而且可以显著改善材料的各种性能,赋予材料新的特征,扩大其应用领域。填充改性使用的填料主要是无机非金属矿物。本文以蛇纹石和水镁石纤维为填料,制备了不饱和聚酯基复合材料。蛇纹石以陕西略阳煎茶陵纤胶蛇纹岩为原料,经过粉碎、磨细、磁选和改性等工艺制备而成。实验借助激光粒度仪测试蛇纹石粉体的粒度分布和比表面积,结果表明,粉体的平均粒度为3.45μm,最大粒径为6.05μm,比表面积为2173.99cm2/g,各项均指标符合超细粉要求。为了降低蛇纹石粉体的表面能,防止超细粉团聚,分别选用硅烷偶联剂和硬脂酸对蛇纹石改性。从活化指数来看,用硅烷偶联剂改性的粉体,其表面性质基本上没有变化;而经硬脂酸改性的粉体,其表面性质由亲水性变为疏水性,所以确定硬脂酸为蛇纹石的表面改性剂。扫描电镜观察发现,未改性的粉体,颗粒之间团聚较为严重,改性后的粉体基本上没有团聚。实验采用化学松解法分散水镁石纤维,经过统计分析,分散后水镁石纤维的直径在52nm-1.52μm之间。经过磁选、水洗、干燥和改性等工艺,将其制成有机水镁石纤维。实验选用硬脂酸改性水镁石纤维,借助活化指数表征改性效果,结果表明,水镁石纤维的表面性质由亲水性变为疏水性。实验采用万能电子试验机和冲击试验机及DSC-TG热分析仪测试了不饱和聚酯基复合材料的力学性能和热性能,通过与纯不饱和聚酯的力学性能和热性能相比,发现复合材料的力学性能优于纯不饱和聚酯的力学性能。当蛇纹石用量为15%,水镁石纤维用量为20%,硬脂酸用量为2%时,复合材料的综合力学性能最好。水镁石纤维对不饱和聚酯的碳化有抑制作用,当蛇纹石和水镁石纤维的用量比为1:1时,它们对不饱和聚酯的热分解有协同作用最好,不饱和聚酯的热分解温度比纯不饱和聚酯提高了7.2℃。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 不饱和聚酯改性
• 1.2.1 增强增韧改性
• 1.2.2 低收缩改性
• 1.2.3 阻燃改性
• 1.2.4 其他方面的改性
• 1.3 蛇纹石应用现状
• 1.3.1 制造化肥
• 1.3.2 作耐火材料
• 1.3.3 生产氧化镁、氢氧化镁和白碳黑
• 1.3.4 在环境保护方面的应用
• 1.3.5 其他方面
• 1.4 水镁石的应用现状
• 1.4.1 无机阻燃剂
• 1.4.2 用作增强、补强材料
• 1.4.3 制备氧化镁、氢氧化镁和镁
• 1.4.4 在环境保护和环境治理方面
• 1.5 本文研究的背景和意义
• 第二章 蛇纹石的理化性质及其有机改性
• 2.1 蛇纹石的物理性质和化学性质
• 2.2 蛇纹石 XRD 图
• 2.3 差热分析
• 2.4 蛇纹石改性实验
• 2.4.1 改性目的
• 2.4.2 表面改性方法
• 2.4.3 表面改性剂及其改性机理
• 2.4.4 表面改性产品的检测与表征
• 2.4.5 蛇纹石改性
• 2.5 本章小结
• 第三章 水镁石纤维（FB）的理化性质及其分散和改性
• 3.1 水镁石纤维（FB）的微观结构
• 3.1.1 晶体结构
• 3.1.2 显微结构
• 3.2 水镁石纤维（FB）的物化性质
• 3.2.1 力学性质
• 3.2.2 电磁学性能
• 3.2.3 热学性质
• 3.2.4 化学性质
• 3.2.5 表面性质
• 3.2.6 光学性质
• 3.3 水镁石纤维（FB）的分散试验研究
• 3.3.1 纤维分散方法
• 3.3.2 纤维分散机理
• 3.3.3 试验原料及设备
• 3.3.4 水镁石分散
• 3.3.5 水镁石纤维改性
• 3.4 本章小结
• 第四章 蛇纹石/水镁石纤维/UP 复合材料的制备
• 4.1 非金属矿物对复合材料性能的影响
• 4.1.1 填料的粒径
• 4.1.2 改性剂的用量、种类和改性方式
• 4.1.3 填料在基体中填充量
• 4.1.4 颗粒形状
• 4.2 正交试验设
• 4.2.1 正交试验表
• 4.2.2 蛇纹石/水镁石纤维/UP 复合材料的制备
• 第五章 实验结果和分析
• 5.1 力学性能分析
• 5.1.1 对拉伸强度的影响
• 5.1.2 对冲击强度的影响
• 5.1.3 对弯曲性能的影响
• 5.2 热学结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间研究成果
• 致谢