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原文传递汽车内饰用改性黄麻纤维毡/聚乳酸复合材料

论文题名：	汽车内饰用改性黄麻纤维毡/聚乳酸复合材料
关键词：	汽车内饰;黄麻纤维毡;聚乳酸;复合材料;等离子体改性;力学性能
摘要：	汽车工业在我国蓬勃发展，一方面给经济带来活力和动力，另一方面，也伴随着产生了环保问题、能源问题等。为了解决这些问题，许多国内外汽车制造商从原料入手，开始逐渐将植物纤维增强复合材料作为首选，以替代传统化学纤维增强复合材料，提高汽车制造材料的绿色化程度。为进一步降低成本，有效利用我国麻纤维资源，采用成本较低的黄麻纤维毡作为复合材料的增强体，将对目前汽车用植物纤维原料提供一个有效补充，并可应对不同汽车部件性能要求的多样化。另外，在复材基体选择上，也考虑使用更易降解、对环境无污染的聚乳酸树脂，以部分代替目前广泛使用的其他热固及热塑性树脂，这也是业界在积极探索的方向。　　基于上述背景，本论文将系统地开展黄麻纤维毡增强聚乳酸复合材料的制备和性能研究工作，所制备的复合材料以期用于汽车车门内饰板等部件，论文主要研究内容如下：　　（1）采用等离子体处理对黄麻纤维毡进行表面改性，研究等离子体处理参数对黄麻纤维毡表面结构的影响并探讨其改性机理，结果表明，随着等离子体处理功率、处理时间的增加，纤维表面的粗糙度明显增加。等离子体处理可以实现纤维表面由亲水向疏水的转换，且经过乙醇预处理结合等离子体处理后的纤维毡表面疏水性更优，接触角由处理前46.7°增加到137.4°。表面元素分析结果表明等离子体处理后纤维表面发生了氧化反应与接枝反应，经乙醇结合等离子体处理的纤维毡表面接枝上了疏水性基团乙烷分子，疏水性进一步得到提高。　　（2）用层叠热压法制备等离子体改性黄麻纤维毡增强聚乳酸复合材料，并针对汽车内饰材料所规定的力学性能进行测试分析，进一步研究了复合材料层间剪切及拉伸、弯曲力学性能。结果表明经等离子体处理可以有效地提高复合材料力学性能，其中，在乙醇结合等离子体400W-30s处理条件下，上述三项强度指标均有提高，分别提高38%，14%，29%。通过电镜观察复合材料断面处形貌，结果显示乙醇结合等离子体400W-30s处理条件下，纤维毡复合材料断口整齐度明显好于未处理组，这表明树脂与纤维毡结合程度较好。综合性能与成本考虑，选择乙醇结合等离子体400W-30s处理条件为最佳处理工艺参数，所制备的复合材料符合绿色环保、安全性高的要求。　　（3）采用上述研究结果中最优工艺参数制备面密度分别为150g/m2，225g/m2，300g/m2的改性黄麻纤维毡，并制备成聚乳酸复合材料板，进行力学性能评测。结果表明经等离子体处理后，不同面密度下的纤维毡其表面接触角无显著性差异。力学性能测试结果表明，面密度为225g/m2的纤维毡复合材料结果最佳，层间剪切强度为16.3MPa，拉伸强度为83.9MPa，弯曲强度为121.3MPa。通过复合材料断口处的表面形貌来看，225g/m2组与150g/m2组纤维与树脂结合性能较好，断口较为平整且裸露纤维数量少，说明纤维与树脂结合程度较好，所以制备复合材料时选择合适的纤维毡面密度尤为重要。
作者：	蔡新娟
专业：	纺织工程
导师：	姚澜;孙颖
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2021