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文檔簡介
1、植物纖維具有輕質(zhì)高強(qiáng)、綠色環(huán)保、吸濕隔熱等優(yōu)點(diǎn),近年來其復(fù)合材料質(zhì)被廣泛應(yīng)用于建材、汽車、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域。本文采用化學(xué)鍍銅方法,在保留亞麻纖維自身優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上使其具有一定的導(dǎo)電性能及抗菌性能,以雙向亞麻纖維布為基材,以表面電阻率及金屬沉積率作為指標(biāo),系統(tǒng)研究了亞麻纖維表面鍍銅工藝及其對(duì)亞麻纖維與亞麻纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的影響,研究工作主要包括三部分內(nèi)容:(1)研究無鈀活化化學(xué)鍍銅方法,并利用Taguchi正交試驗(yàn)方法,對(duì)工
2、藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;(2)利用XPS、SEM、EDS、XRD與FTIR初步研究了亞麻纖維表面的化學(xué)鍍機(jī)理、鍍層化學(xué)成分與結(jié)構(gòu);(3)初步研究了表面鍍銅對(duì)亞麻纖維-環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的力、熱性能等影響。
本文首先研究了溫度、pH值、CuSO4濃度、EDTA·2Na濃度與HCHO濃度對(duì)亞麻纖維表面鍍層的影響。研究表明,鍍液的PH值對(duì)亞麻纖維表面鍍層的影響最大。通過Taguchi模型,優(yōu)化得到亞麻纖維表面最優(yōu)化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為:0.28
3、mol/L CuSO4、1.5mol/L HCHO、0.16mol/L EDTA·2Na,施鍍溫度為55 ℃,pH值為13,在該優(yōu)化工藝參數(shù)下,亞麻纖維表面銅沉積率為122.5μm/h,纖維表面銅鍍層厚度為0.7μm-2.1μm,面積電阻率可達(dá)到0.082Ω/cm2,亞麻纖維表面的鍍層均勻致密,并且具有金屬光澤。
活化前后與鍍銅后亞麻纖維的FTIR檢測(cè)結(jié)果表明,活化過程未改變亞麻纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu),屬于物理吸附過程;對(duì)經(jīng)活化后施鍍
4、得到的銅鍍層進(jìn)行XPS和EDS檢測(cè)結(jié)果顯示,亞麻纖維表面鍍層化學(xué)組成為銅單質(zhì);XRD分析結(jié)果顯示鍍層中的單質(zhì)銅為面心立方晶體結(jié)構(gòu)。
最后研究了亞麻纖維表面鍍銅對(duì)亞麻纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能、熱性能及其抗菌性能的影響,結(jié)果表明,由于銅鍍層的存在,纖維表面粗糙度增加,與樹脂間的機(jī)械咬合力增加,所以拉伸強(qiáng)度提高4.23%;在化學(xué)鍍過程中,纖維經(jīng)過酸堿處理,結(jié)構(gòu)受到一定破壞,纖維表面缺陷增加,導(dǎo)致模量降低6.78%;銅是金屬
5、,在受到拉伸時(shí),沿拉伸方向延伸,拉伸試驗(yàn)時(shí),在纖維和樹脂間存在的銅層發(fā)生一定程度的滑移,故斷裂伸長率提高31.78%;
鍍銅后的亞麻纖維表面粗糙,與樹脂間結(jié)合力增強(qiáng),內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密,鏈段運(yùn)動(dòng)所需耗能較高,其復(fù)合材料較未處理的亞麻纖維復(fù)合材料玻璃化溫度、儲(chǔ)能模量、損耗因子均有所提高;銅作為天然無機(jī)抗菌劑的一種,具有良好的抗菌性能,銅離子通過干擾細(xì)菌的復(fù)制繁殖過程抑制細(xì)菌的增長,從而達(dá)到抗菌的目的。表面鍍銅后亞麻纖維復(fù)合材料由于
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