车用苎麻纤维增强聚丙烯复合材料力学与阻尼性能研究

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1、学校代号10532学号S150200294分类号U465.6.密级公开硕士学位论文车用苎麻纤维增强聚丙烯复合材料力学与阻尼性能研究学位申请人姓名皮超雄培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称何莉萍教授学科专业机械工程研究方向汽车先进材料及其制造技术论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150200294密级：公开湖南大学硕士学位论文车用苎麻纤维增强聚丙烯复合材料力学与阻尼性能研究学位申请人姓名：皮超雄导师姓名及职称：何莉萍教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：20

2、18年4月20日论文答辩日期：2018年5月17日答辩委员会主席：刘敬平教授StudyonMechanicalandDampingPropertiesofRamieFiberReinforcedPolypropyleneCompositeforAutomobilebyPIChaoxiongB.E.(ShenyangAreospaceUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterof

3、ScienceinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHELipingMay,2018车用苎麻纤维增强聚丙烯复合材料力学与阻尼性能研究摘要随着环境污染越来越严重，绿色复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。麻纤维绿色复合材料具有轻质环保，可降解，力学性能及减振降噪性能优良等特性，是一种具有广阔应用前景的车用复合材料。本文采用环氧硅油改性苎麻纤维，通过挤出-注塑复合成型方法制备了苎麻纤维增强聚丙烯复合

4、材料（RF/PP），测试分析了不同纤维改性方法和纤维质量分数对苎麻/聚丙烯复合材料（RF/PP）拉伸，弯曲和冲击性能的影响。采用模态分析方法研究了不同纤维含量的苎麻纤维/聚丙烯复合材料的阻尼性能，以及复合材料试件振动幅值对其阻尼性能的影响。研究结果表明：RF/PP材料的拉伸和弯曲性能均高于纯聚丙烯材料，并且随苎麻纤维含量的增加而增加。在30wt%纤维含量下，改性RF/PP材料的拉伸和弯曲强度分别比纯聚丙烯材料上升了50.8%和107.4%。随着纤维质量分数的增加，苎麻/聚丙烯复合材料的断裂伸长率和冲击强度均呈降

5、低趋势。另外环氧硅油改性RF/PP材料的拉伸强度，断裂伸长率，弯曲强度和冲击强度均高于未改性RF/PP材料。SEM分析表明，环氧硅油表面处理提高了苎麻纤维与聚丙烯基体间的界面结合性能。模态测试与分析表明，RF/PP材料的固有频率明显高于纯聚丙烯材料，并且随着纤维含量增加，复合材料的固有频率呈线性增长。复合材料的一阶和二阶阻尼比均高于纯聚丙烯材料。随着纤维含量的增加，苎麻/聚丙烯复合材料的一阶和二阶阻尼比逐渐增加。纤维含量为10wt%、20wt%和30wt%的苎麻/聚丙烯复合材料一阶阻尼比相比于纯聚丙烯材料（0.

6、031）分别提高了12.9%、25.8%和58.1%。另外，苎麻纤维增强聚丙烯复合材料悬臂梁试件存在一个临界振幅，纤维含量为10wt%、20wt%和30wt%的苎麻/聚丙烯复合材料的临界振幅分别为6mm、8mm和10mm。当试件振幅小于临界增幅时，复合材料的阻尼随振动幅值的变大而接近直线上升。当振幅大于临界振幅时，随振幅的增加，复合材料的阻尼几乎保持不变。表明纤维与基体间的滑移摩擦带来的阻尼机制对苎麻/聚丙烯复合材料的阻尼性能有较大的影响。但是，复合材料的固有频率随试件振幅的增加保持不变，随试件纤维含量的增加而

7、变大。本研究有望为车用麻纤维复合材料力学与阻尼性能的后续研究和工程实际应用提供技术支撑。关键词：苎麻纤维；聚丙烯；绿色复合材料；力学性能；模态分析；阻尼性能II硕士学位论文AbstractWiththeenvironmentalpollutionbecomingaglobalissue,greencompositesarewildlyusedinautomobileindustry.Bastfiberreinforcedpolymermatrixcompositeshavebroadapplicationpro

8、spects,becausetheyarelightweight,environmentalfriendly,biodegradable,andhavegoodmechanicalproperties,excellentvibrationdampingandnoisereductionproperties.Theramiefiberwastreatedwithepoxy-silicon