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碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

王翠翠 张双保 羡瑜 王丹丹 高洁 程海涛

王翠翠, 张双保, 羡瑜, 王丹丹, 高洁, 程海涛. 碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(3): 95-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150297
引用本文: 王翠翠, 张双保, 羡瑜, 王丹丹, 高洁, 程海涛. 碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(3): 95-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150297
WANG Cui-cui, ZHANG Shuang-bao, XIAN Yu, WANG Dan-dan, GAO Jie, CHENG Hai-tao. Properties of plant fibers and their composites modified in situ with calcium carbonate[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(3): 95-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150297
Citation: WANG Cui-cui, ZHANG Shuang-bao, XIAN Yu, WANG Dan-dan, GAO Jie, CHENG Hai-tao. Properties of plant fibers and their composites modified in situ with calcium carbonate[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(3): 95-101. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150297

碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150297
基金项目: 

国际竹藤中心基本科研业务专项(1632014002)、北京市教育委员会共建项目“非木质材料科学利用技术及应用”专项、浙江省共建项目(CZXC201410)

详细信息
    作者简介:

    王翠翠。主要研究方向:木质复合材料与胶黏剂。Email:cuicui124@163.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学材料科学与技术学院。
    责任作者: 程海涛,副研究员。主要研究方向:竹木复合材料。Email:htcheng@icbr.ac.cn 地址:100102 北京市朝阳区望京阜通东大街8号国际竹藤中心。

    王翠翠。主要研究方向:木质复合材料与胶黏剂。Email:cuicui124@163.com 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学材料科学与技术学院。
    责任作者: 程海涛,副研究员。主要研究方向:竹木复合材料。Email:htcheng@icbr.ac.cn 地址:100102 北京市朝阳区望京阜通东大街8号国际竹藤中心。

Properties of plant fibers and their composites modified in situ with calcium carbonate

  • 摘要: 为研究原位沉积对竹、杉木、黄麻3种植物纤维的表面改性效果,采用平压工艺制备了植物纤维增强聚丙烯复合材料,并通过SEM、原子力学显微镜、光学纤维接触角测量仪等方法分别表征了植物纤维的表面形貌、表面粗糙度、静态接触角、拉伸性能以及复合材料的断口形貌和力学性能。结果表明:CaCO3原位沉积改性对单根植物纤维的表面性能有显著影响,不仅提高了单根植物纤维的拉伸性能,还改善了植物纤维增强热塑性聚合物的界面性能,增强了复合材料的界面强度。原位沉积改性后,3种植物纤维表面均有CaCO3附着,杉木纤维的CaCO3上载量最高,达16.08%;竹纤维最低,为6.96%。改性竹纤维的表面粗糙度Rq值降低了32.95%,静态接触角增加了1.85%;改性杉木纤维的Rq值和静态接触角分别增加了42.51%、3.12%;改性黄麻纤维的Rq值增加了62.77%,静态接触角降低了0.4%。单根改性植物纤维的拉伸性能均有所提高,相同CaCO3原位沉积改性条件下,改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量最大,分别为1 134.83 MPa、37.25 GPa。断口形貌SEM图中,改性植物纤维与聚丙烯结合紧密,复合材料的断裂主要以改性植物纤维的断裂为主,表明复合材料的界面性质得到改善。改性植物纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能得到提高,而且其弹性模量的变化趋势与改性植物纤维CaCO3附着量的变化趋势一致。改性杉木纤维增强聚丙烯复合材料弹性模量最大,为2.28 GPa;改性竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度最大,为54.04 MPa。

     

  • [1] DOMINKOVICS Z, DANYADI L, PUNKANSZKY B. Surface modification of wood flour and its effect on the properties of PP/wood composites [J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2007, 38(8): 1893-1901.
    [1] GB/T 742—2008 Fibrous raw material, pulp, paper and board-determination of ash[S]. Beijing: Standards Press of China, 2008.
    [2] SAIN M, SUHARA P, LAW S, et al. Interface modification and mechanical properties of natural fiber-polyolefin composite products [J]. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2005, 24(2): 121-130.
    [2] GAO J, WANG G, CHENG H T, et al. Effects of in situ deposited calcium carbonates nanoparticles on surface performance of bamboo fibers [J]. Journal of Beijing Forestry University, 2013, 35(2): 108-111.
    [3] BANGA H, SINGH V K, CHOUDHARY S K. Fabrication and study of mechanical properties of bamboo fibre reinforced bio-composites [J]. Innovative Systems Design and Engineering, 2015, 6(1): 84-98.
    [3] CAO S P, WANG G, YU Y, et al. Comparison of mechanical properties of different single vegetable fibers [J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2010, 34(5): 87-90.
    [4] GB/T 1040. 3—2006 Plastics-determination of tensile properties-part 3: test conditions for films and sheets[S]. Beijing: Standards Press of China, 2006.
    [4] DAVOOD M M, SAPUAN S M, AHMA D, et al. Effect of polybutylene terephthalate (PBT) on impact property improvement of hybrid kenaf/glass epoxy composite [J]. Materials Letters, 2012, 67(1): 5-7.
    [5] CHEN H, WANG G, CHENG H T. Influence factors on measuring the contact angle of single fiber with optical method[J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2012, 36(5): 129-132.
    [5] BLEDZKI A K, LETMAN M, VIKSNE A, et al. A comparison of compounding processes and wood type for wood fibre-PP composites [J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2005, 36(6): 789-797.
    [6] BURGERT I, GIERLINGER N, ZIMMERMANN T. Properties of chemically and mechanically isolated fibres of Spruce (Picea abies [L.] Karst.): structural and chemical characterisation[J]. Holzforschung, 2005, 59(2): 240-246.
    [7] SHI J, SHI S Q, BARNES H M, et al. Kenaf bast fibers-part I: hermetical alkali digestion [J]. International Journal of Polymer Science, 2011: DOI: 10.1155/2011/212047.
    [8] LIANG K, SHI S Q, WANG G, et al. Effect of impregnated inorganic nanoparticles on the properties of the kenaf bast [J]. Fibers,2014, 2(3): 242-254.
    [9] LEE S, SHI S Q. Multifunctional nanoparticles at the hydrophilic and hydrophobic interface [C]. Proceedings of Advanced Biomass Science and Technology for Bio-based Products. Beijing: Chinese Academy of Forestry USDA Forest Service, 2007: 173-181.
    [10] SHI J, SHI S Q, BARNES H M, et al. Kenaf bast fibers II: inorganic nanoparticle impregnation for polymer composites [J].International Journal Polymer Science, 2011: DOI: 10.1155/2011/736474.
    [11] XIAN Y, CHEN F M, LI H D. The effect of moisture on the modulus of elasticity of several representative individualcellulosic fibers [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16 (7): 1595-1599.
    [12] GB/T 742—2008 造纸原料、纸浆、纸和纸板灰分的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
    [13] 高洁, 王戈, 程海涛, 等. 纳米碳酸钙原位改性竹纤维表面性能的研究[J]. 北京林业大学学报, 2013, 35(2): 108-111.
    [14] 曹双平, 王戈, 余雁, 等. 几种植物单根纤维力学性能对比[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2010, 34(5): 87-90.
    [15] GB/T 1040.3—2006 塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.
    [16] ASKARGORTA I, LAMPKE T, BISMARCK A, et al. Wetting behavior of flax fibers as reinforcement for polyprophylene[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2003, 263(2): 580-589.
    [17] 陈红, 王戈, 程海涛. 光学法测量单根纤维接触角的影响因素[J].南京林业大学学报(自然科学版), 2012,36(5): 129-132.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-10
  • 刊出日期:  2016-03-31

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