纳米CaCO_3增强竹浆纤维/环氧树脂复合材料的动态力学性能

为探索碳酸钙(CaCO_3)无机颗粒界面增强机理,建立竹纤维表面微纳米颗粒的附载与界面增强技术的内在联系,该论文以竹浆纤维(bamboo pulp fiber,BPF)和环氧树脂为主要材料,采用纳米CaCO_3浸渍改性工艺,通过真空辅助树脂浸注技术制备BPF/环氧树脂复合材料,利用动态力学分析仪对其动态热机械性能和界面性能进行研究。结果表明:测试频率为单频(1Hz)时,在–20~120℃,纳米CaCO_3浸渍改性竹浆纤维(BPF treated by impregnation modification,IMBPF)增强环氧树脂复合材料的最大储能模量是BPF/环氧树脂复合材料的1.3倍;测试频率为多频(1,2,5,10和20 Hz)时,频率对BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的影响规律相同,储能模量,损耗模量和损耗因子均随频率的增加而增加且逐渐向高温方向移动。BPF/环氧树脂复合材料和IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度均随频率的增加而升高,而测试频率对损耗因子影响不大;IMBPF/环氧树脂复合材料的玻璃化转变表观活化能(369.0kJ/mol)低于BPF/环氧树脂复合材料(495.8 kJ/mol),但IMBPF/环氧树脂复合材料的频率和玻璃化转变温度倒数的相关性(决定系数0.987 6)优于对照样(决定系数0.965 9);在–20℃、40℃和100℃时,IMBPF/环氧树脂复合材料的储能模量对频率的依赖性高于对照样;纳米CaCO_3浸渍改性技术可改善复合材料的界面性能,从而为纳米增强复合材料的研究提供理论依据。

纳米增强竹浆纤维/环氧树脂复合材料的热解动力学

采用纳米碳酸钙(CaCO_3)浸渍改性工艺对竹浆纤维(BPF)进行改性,并采用真空辅助树脂浸注(VARI)技术制备纳米浸渍改性竹浆纤维(IMBPF)/环氧树脂复合材料.利用热失重分析(TGA)方法研究了原材料和复合材料在氮气气氛下的热降解行为,采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Vyazovkin and Weight(VW)方法量化了复合材料的表观活化能.结果表明:IMBPF/环氧树脂复合材料出现300~400,400~450,600~700℃3个失重区,分别对应BPF、环氧树脂和纳米CaCO_3的热降解;采用FWO法和VW法测定的IMBPF/环氧树脂复合材料的表观活化能均高于对照样(未改性的BRF),且FWO法估算数值高于VW法;纳米CaCO_3对复合材料的热降解特性具有调控作用;FWO法和VW法处理的结果总体相差不大,但前者优于后者.