發(fā)布時間：2020-02-05 14:56

【摘要】：玻璃鋼復合材料(Glass Fiber Reinforced Plastics,GFRP)被廣泛應用于建筑、化學化工、交通運輸及通訊工程等行業(yè),同時也造成廢棄物量增加。作為一種危害與價值并存的物質(zhì),玻璃鋼廢棄物(Waste GFRP,WGFRP)具有重要的回收利用價值。基于循環(huán)經(jīng)濟和資源再利用的背景,本研究嘗試采用破碎-分級利用加填的方式利用WGFRP材料,實現(xiàn)變廢為寶。主要研究內(nèi)容如下:(1)對WGFRP進行破碎-分級處理,并研究其形態(tài)、粒徑等特性。通過粉碎和篩分處理,得到三組不同形態(tài)的WGFRP顆粒,按照粒級大小分別記為WGFRP-C、WGFRP-M、WGFRP-F。分析了形態(tài)、粒徑及其分布等性能。采用煅燒法測定WGFRP中各個組分含量,結果表明WGFRP主要由有機樹脂和玻璃纖維組成,其中玻璃纖維占比重50-60%。實驗測得WGFRP粉末與水的接觸角為157.9°,顯示出疏水性。采用紅外分析WGFRP中有機物成分官能團為選擇基體材料提供依據(jù)。(2)將玻璃鋼顆粒作為填料,以聚丙烯(PP)作為基體樹脂,通過熔融共混-模壓法制備PP基復合材料(WGFRP/PP)。探究了WGFRP在未經(jīng)處理的前提下,不同形態(tài)和添加量對復合材料力學性能、斷面形貌、熱穩(wěn)定性和結晶性能的影響。WGFRP/PP復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和沖擊強度隨WGFRP填充量的增加而減小,彈性模量、彎曲強度、彎曲模量變化趨勢與之相反。當WGFRP-C添加量為20%時,材料的彈性模量、彎曲強度、彎曲模量增長率分別為189%、38%、60%。WGFRP有利于提高復合材料的熱穩(wěn)定性和相對結晶度,材料熔融峰溫度略有降低,結晶時間相比PP提前,結晶溫度有所提升。(3)采用相容劑和增韌劑改善WGFRP/PP復合材料力學性能。經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑(KH550)與馬來酸酐接枝聚丙烯(MAPP)協(xié)同改性后,復合材料拉伸和彎曲強度分別為25.95MPa和36.4MPa,增幅為20.03%和27.94%。熔融溫度和熔融焓均有所增加。改性后,材料沖擊斷裂面顯得粗糙并具有一定的屈服現(xiàn)象,填料與基體粘結緊密,材料斷面結構密實。增韌劑聚烯烴彈性體(POE)的加入顯著增加了材料的斷裂伸長率和沖擊強度。當POE含量為10%時,材料的斷裂伸長率和沖擊強度從133%和5.61kJ/m2分別提高到498%和12.1kJ/m2,增幅分別為274%和116%。經(jīng)過系列優(yōu)化工藝,復合材料性能提高,在資源化利用的基礎上也具有了較好的應用前景。(4)為了拓寬WGFRP的再利用范圍,嘗試用WGFRP粉末代替?zhèn)鹘y(tǒng)填料,通過內(nèi)部加填的方法與纖維進行混合,制備紙張。研究發(fā)現(xiàn),由于WGFRP的表面疏水性和剛性阻礙了纖維間氫鍵的形成,在紙張中添加WGFRP會降低紙張的緊度和強度性能,當添加量小于10%,紙張的抗張指數(shù)下降緩慢,繼續(xù)增加添加量,紙頁強度降低幅度變大。在相同添加量下,小粒徑玻璃鋼對紙張強度造成的影響較小。相比于植物纖維紙,雖然添加玻璃鋼也使得PET漿粕紙強度下降,但是玻璃鋼中的玻璃纖維對PET紙在一定程度上也起到增強作用。玻璃鋼粒徑越大,所含玻璃纖維越長,增強效果越好。
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ327.1;X705

【參考文獻】

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本文編號：2576662