06111216高兵兵.docVIP

东南大学成贤学院 毕业设计(论文)开题报告 化工与制药工程系 化学工程与工艺专业 学 生 姓 名： 高兵兵 学 号： 　 　 设 计 地 点：东南大学成贤学院 指 导 教 师： 陆瞿亮 毕业设计（论文）开题报告 课 题 名 称 一、选题背景与意义 随着世界人口的迅速增长，对材料提出了更高的要求。然而，传统的材料根本满足不了发展的要求，因此，开发新材料是必要的，纤维增强聚合物复合材料就是在这种背景下产生的。玄武岩纤维及其复合材料可以较好地满足国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域结构材料的需求，对国防建设、重大工程和产业结构升级具有重要的推动作用。它既是21世纪符合生态环境要求的绿色材料，又是一个在世界高技术纤维行业中可持续发展的有竞争力的新材料产业。因此，大力发展玄武岩纤维及其复合材料产业无疑具有重要的意义。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。 而有玄武岩纤维增强的聚丙烯复合材料体系，可以改善复合材料的界面性能。玄武岩纤维降解后成为土壤母质，植物纤维降解后的最终产物为二氧化碳和水，而聚丙烯纤维可以回收利用，对环境不会造成二次污染。 二、课题关键问题及难点 作为复合材料增强体的纤维主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、聚乙烯纤维等，但由于价格等因素，大部分都只用于军事领域。只有玻璃纤维应用于民用领域，但玻璃纤维作为复合材料增强体还存在一定的缺陷：生产过程能耗较大，且对人体有害；玻璃纤维毛会对人体皮肤产生刺激作用，吸人人体后不能被分解或吸收，很可能引起肺部疾病甚至产生癌变；玻璃纤维复合材料废弃后不能回收利用或自然降解，污染环境。而玄武岩纤维是一种高性能无机纤维，价格则介于s一2玻璃和E玻璃之间，但性能比玻璃纤维好，而且能降解为土壤母质，不会污染环境，是复合材料增强体的首选。聚丙烯熔点较低，同时它又是化学纤维中最轻的一种，不吸湿，干湿态下性能无明显变化，不霉不蛀。聚丙烯的强度和初始模量都较高，在高应力下的模量和断裂强度都高于涤纶，而且生产成本又低、表面光泽性好和熔体流动性好，聚丙烯具有众多的优点。聚丙烯急待克服的缺点为：成型收缩率较大，低温易脆裂，耐磨性不足，热变形温度不高，耐光性差等。采用玄武岩纤维增强是提高PP的机械性能、耐热性能和尺寸稳定性能的重要措施。玄武岩纤维又具有不燃、质轻、导热系数小、强度高、吸音性能好、绝缘和化学稳定性好等特点，从而提高了材料吸音、阻燃等性能。要求选取合适的玄武岩纤维表面处理剂的种类，处理其表面，增加其疏水性。考察表面处理过的玄武岩纤维对聚丙烯树脂的增强效果，包括复合材料的刚性和韧性，确定玄武岩纤维的最佳用量。 三、文献综述（或调研报告） 玄武岩纤维具有良好的综合性能，它与其它材料复合时，比玻璃纤维、碳纤维有更强的亲和力，并意味着用玄武岩纤维制成的复合材料更具优异的性能，它可有效解决各行业玄武岩纤维材料的应用问题，同样可以像玻璃纤维、石棉、碳纤维及芳纶一样，可用作各种复合材料制品，如管、船艇、风机、高压容器、隔热和防水、消声、铺地增强材料、摩擦材料、电绝缘材料及印刷电路板等，用于建筑、地下工程、航天航空、军事、造船、石化、工业设备、汽车、电子、冶金、环保等多种领域。玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的研究是一个全新的课题，在国外已有大量的研究，但目前都处于必威体育官网网址状态下，缺少公开发表文献。我国对于玄武岩纤维及其复合材料的研究也较少。河北工业大学的郭振华【1】教授从海泡石纤维和改性玄武岩纤维的微观结构特性出发，进行海泡石／玄武岩复合纤维增强沥青复合材料的制备．通过路用性能试验，研究了海泡石纤维和改性玄武岩纤维对沥青混合料性能的影响以及结合机理．结果表明，添加适当量海泡石和改性玄武岩纤维可以制备性能优良的纤维复合沥青混合料．海泡石纤维对沥青表现极强吸持能力，有效调节沥青质与胶浆的含量．改性玄武岩纤维在沥青中主要起加固和改善混合料的作用．两种纤维的添加，使沥青混合料的高温变形性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性等显著提高．黄根来，孙志杰【2】等人对国产玄武岩纤维及其复合材料的基本力学性能进行了研究，并对纤维的化学组成和表面形态进行了分析。结果表明了玄武岩纤维丝束的拉