不同改性方法对剑麻纤维增强PLA复合材料性能的影响.docx

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1、项目名称：不同改性方法对剑麻纤维增强PLA复合材料性能的影响项目类别：院级项目项目实施起始时间：2022-05-20项目实施完成时间：2023-05-20专业一级门：工学专业二级类：机械类项目总经费：2000元交通费：200资料费：200元器件费：600药品费：400测试费：400邮费：0复印费：200办公用品费：0版面费：0通讯费：0第一指导教师：机械与电气工程学院（王敏）第一指导教师主要成果： 王敏,王军洋.太阳能割草机的发展现状与展望J ,江苏农机化,2020（03）:36-39. 王敏，王军洋,一种太阳能割草机的设计与试验J ,现代农机2020（02）:34.38. 王敏，何春霞,朱贵

2、磊，等.不同植物纤维/骨胶复合材料的性能对比J,复合材料学 2017,34（05）:1103-1110. 王敏，何春霞,常萧楠，等.4种生物胶与麦秸秆制备复合材料性能比较J.复合材料学 报,2016,33（11）:2625-2633.项目类型：团队项目第一主持人：机械与电气工程学院 机械类 （于昊辰）电话： Email：项目组人员：（王明辉）（胡艺博）（沈一鸣）项目简介（字数限制在100字以内）：剑麻纤维是一种可再生的资源。剑麻中含有许多的亲水性羟基。本实验通过剑麻能够克 服单纯聚乳酸材料脆性大，强度低的缺点，从而通过不同的改性的方法使剑麻丝增强PLA复合材料的性能的影响。一、申请理由(包括自

3、身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等)： 于昊辰通过大一的工程材料和工程材料的实验以及之后的材料力学一的学习，初步了解 了对工艺品的热处理处理，并学习了材料的强度分析方法，对于后期材料力学性能的测量有 较大的帮助。通过阅读知网上的相关论文以及百度上的知识粗略的了解了纤维材料和复合材 料。喜欢动手操作的我对这个研究方向产生了浓厚的兴趣，希望可以出一份力。王明辉，有着丰富的专业知识，能在专业课上取得不错的成绩，能够把专业知识和课题 研究相结合。具有严谨的实验态度，能够保证实验数据的真实性和完整性。有着持续学习的 能力和专业知识应用分析能力。在空余时间提升自己的专业素养。吃苦耐劳

4、，具有进取精神 和团队协作精神，有良好的动手潜力和沟通潜力。沈一鸣同学在基础课程上获得过优异的成绩，并且在其基础上能够更加深入的了解其中 的原理，沈一鸣同学平时喜欢探讨专业上一些有趣的问题，一但不明白会向老师进行请教, 最终明白其中的道理，在兴趣上我喜欢阅读各类文学材料，喜欢在作者的思维上建立自己的 思维。因此我希望这次能够申请到这次的机会。胡艺博通过学习大一学年的工程材料和工程材料的实验以及之后的理论力学一,对工艺 品的热处理处理有了初步了解，还通过阅读知网上的相关论文以及百度上的知识对纤维材料 和复合材料粗略的了解了。在王敏老师的指导下，喜欢动手操作的我对这个研究方向产生了 浓厚的兴趣，希

5、望在实验中可以出一份绵薄之力。二、项目方案(具体内容包括：1、项目研究背景(国内外的研究现状及研究意义、项目已 有的基础，与本项目有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法 等)2、项目研究目标及主要内容3、项目创新特色概述4、项目研究技术路线5、研究进 度安排6、项目组成员分工)：1 .项目研究背景剑麻纤维(SF)属可再生资源，可自然降解，它不仅具有质轻、廉价、易得等特点,而且在 大部分情况下其强度可以满足使用要求，成为聚合物制品加工领域的重要填料之一。剑麻纤 维可以克服单纯聚乳酸(PLA)材料脆性大、强力低的缺点，但剑麻中含有很多的亲水性羟基，而 PLA属聚酯族，表面多

6、为酯基，属于疏水性物质，导致两者之间相容性较差，复合后材料的力学 性能提高幅度不高。SF表面特征对SF/聚合物复合材料界面的形成及强度有较大的影响，复合 材料的性能取决于组分的性能和组分间的界面相容性,因此对SF的表面进行改性，提高SF中 纤维素对试剂的可及度和反应性，改善SF与聚合物基体之间的相容性是十分必要的。近年来, 对PLA改性的研究已成为热点，采用低成本，高强度的剑麻纤维与PLA复合，是被广泛的 应用措施之一。2 .项目研究目标及主要内容目标是研究不同的改性方法对PLA复合材料性能的影响，寻找到一些更为绿色的， 高效的改性方法，确定最为有效的改性方法。采用剑麻纤维碱处理表面、剑麻纤维

7、接 枝共聚表面、剑麻纤维烷基化处理等改性方法，通过将SF进行表面改性后与酚醛树脂 (PF)混合，混炼，模压成型制备SF/PF复合材料，采用热失重分析法(TGA)和差示扫 描量热法(DSC)分析手段，探讨不同表面改性方法对SF及其复合材料的热稳定性能的影 响。3 .项目创新特色概述考虑到丙交酯接枝剑麻纤维处理工艺过程繁琐，进一步研究了丙交酯接枝剑麻纤维 与未处理剑麻纤维混杂填充制备聚乳酸复合材料的可行性分析及复合材料性能。借助傅里叶 红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热分析仪（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）等测试仪器, 分析了未处理剑麻纤维（USF）、碱处理剑麻纤维（ASF）以及丙交酯接枝

8、剑麻纤维（SF-g-LA） 的组分、结构和形貌变化。由于植物纤维自身性能和断裂方式不同于如玻纤、碳纤维等传统 纤维，我们探讨并建立了植物纤维增强聚合物基复合材料的理论模型。该增强模型弥补了植 物纤维增强聚合物基复合材料的理论欠缺，为以后的研究提供了有利的理论支持。麻纤维增 强复合材料已应用在汽车等领域，但所涉及的塑料主要是PE、PP等不可降解塑料，有关 SF/PLA完全可降解复合材料目前仍处于研究阶段。研究的目标是改性后的剑麻在PLA基体 中分散较好，嵌入到PLA基体中，相界面变得模糊。本项目的创新体现在利用紫外光的照射, 通过光引发剂可以在短时间内产生大量的自由基，从而使-C=0-键打开，于

9、剑麻纤维发生接 枝聚合，使剑麻纤维的分子极性发生改变。4 .项目研究技术路线经物理或化学改性的SF经细化处理，与PF、填料、助剂等混合（SF/PF质量比为 20 :100）,然后混炼45 min得到SF/PF复合材料，再经冷却、粉碎、160165热压,得模塑 料制品。测试复合材料的热特性，拉伸强度弯曲强度，冲击强度，吸水性能等。5 .研究进度安排20查阅文献，搜集资料20仪器与设备准备20复合材料的制备20复合材料性能的测试20讨论结果进行成果检查和修订6 .项目组成员分工王明辉，于昊辰前期查阅资料，胡艺博，沈一鸣购买实验所需材料。准备完全后，四人共同 进行实验研究。实验中除进行实验外于昊辰负

10、责实验前材料的准备，胡艺博负责实验过程中 的数据记录，沈一鸣负责实验报告的整理，王明辉负责实验的复查。三、学校提供条件（包括项目开展所需的实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）：学校方面提供我们实验室和资金，我们借助傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热 分析仪（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）等测试仪器进行探讨不同改性下剑麻纤维对PLA 复合材料的性能影响，采用L.丙交酯接枝共聚工艺，在剑麻纤维表面通过接枝共聚反应接枝 上聚乳酸，以改善剑麻纤维与聚乳酸基体的界面相容性，通过提高复合材料的界面性能最终提 高其综合性能。四、预期成果（包括文献资料综述、调研报告、研究或设计方案、图纸、实验记录、论文、 实物名称和主要技术指标、软件、心得体会（要求每人一份）、展板（电子稿）、其它等）：文献资料综述一份，研究一份，试验记录一份，剑麻纤维/PLA复合材料，心得体会每人 一份，展板（电子稿）一份