论文部分内容阅读
本论文选用岩棉纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维等无机纤维，研究了制造无机纤维/木纤维复合材料的可行性和较佳制造工艺，探讨了偶联剂对复合材料的增强作用和增强机理，并用Halpin-Tsai(哈尔平-蔡)模型对复合材料的力学性能进行了预测。
本文首先采用正交实验方法，详细研究了岩棉纤维用量、木纤维长度、密度、施胶量、热压温度、热压时间等因素对岩棉纤维/木纤维复合材料性能的影响。实验结果表明，制造岩棉纤维/木纤维复合材料是可行的；木纤维长度、岩棉纤维用量和产品密度是影响复合材料力学性能和阻燃性能的主要因素。随着木纤维长度的增大，复合材料力学性能提高；岩棉纤维用量的增大，产品的力学性能降低，但阻燃性提高；密度增加，复合材料力学性能增大，复合材料的吸水率、吸水厚度膨胀率减小；在实验选定的参数范围内，施胶量、热压温度、热压时间对产品力学性能和阻燃性能的影响不明显。生产岩棉纤维/木纤维复合材料的较佳工艺条件为：岩棉用量20％，施胶量8％，目标密度0.75g/cm3，热压温度175℃，热压时间5min；。
岩棉纤维的加入，明显提高了复合材料的阻燃性，但力学性能下降明显。为了同时提高复合材料的阻燃性和力学性能，实验选用强度较高的玄武岩连续纤维和玻璃纤维作为无机增强材料，在上述生产岩棉纤维/木纤维复合材料的较佳工艺条件下，制造了不同无机纤维含量的复合材料。研究表明，当玄武岩纤维和玻璃纤维用量为20％时，复合材料的静曲强度增加幅度分别为6％和5％，内结合强度增加幅度分别为3％和4％，氧指数提高幅度为13％。
为了进一步提高无机纤维/木纤维复合材料的性能，本文研究了KH-550硅氧烷偶联剂对岩棉纤维/木纤维和玄武岩纤维/木纤维复合材料性能的增强作用与增强机理。结果表明，偶联剂添加量及添加方式对复合材料的性能有较大影响，随着偶联剂添加量的增加，复合材料的力学性显著增加，在无机纤维表面喷施偶联剂制造的复合材料力学性能更好。当偶联剂喷施量为0.5％(无机纤维含量)时，岩棉纤维/木纤维、玄武岩纤维/木纤维两种复合材料的静曲强度和内结合强度提高幅度分别为18％、20％和29％、15％。另外，偶联剂在增强复合材料力学性能的同时，有效降低了复合材料的甲醛释放量。
随着脲醛胶粘剂摩尔比的增大，复合材料力学性能提高，但甲醛释放量显著增加。
因此在满足复合材料力学性能的条件下，应采用低摩尔比的胶粘剂，本论文实验选用脲醛胶粘剂的较佳摩尔比为1.2。用Halpin-Tsai模型对复合材料的弹性模量进行了预测，预测结果和实验结果接近，为了进一步预测复合材料的静曲强度，用二元回归方法分析了玄武岩纤维/木纤维复合材料的弹性模量和静曲强度之间的相关性，并对Halpin—Tsai模型进行了修正，修正后的Halpin—Tsai模型和弹性模量与静曲强度之间的拟合关系方程可用于预测无机纤维/木纤维复合材料的力学性能。