对氧化处理的水红增强聚烯复合材料的物理机械表征和DFT研究

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 绿色化学 绿色化学

背景情况:

• 天然纤维增强聚合物复合材料在各种行业中提供可持续的替代品.
• 水,一种入侵性水生植物,在孟加拉国等地区带来了生态挑战.
• 这项研究探讨了利用水黄纤维作为聚烯 (PP) 复合材料的增强剂.

研究的目的:

• 为了研究化学修饰对复合材料应用中的水黄纤维的影响.
• 评估用未经处理和经过化学处理的水黄纤维增强的聚烯复合材料的机械和热性能.
• 用密度函数理论 (DFT) 计算验证水黄纤维的化学修饰.

主要方法:

• 水纤维未经处理 (UWH),使用性处理进行化 (MWH),并氧化 (OWH).
• 用压缩成型制造的PP复合材料中,UWH和OWH的重量百分比不同.
• 材料的表征包括减弱总反射-里埃变换红外光谱 (ATR-FTIR),机械测试 (拉力,冲击),热重力测量分析 (TGA) 和形态分析.
• 密度功能理论 (DFT/B3LYP) 用于研究纤维素单体反应和振动谱.

主要成果:

• ATR-FTIR证实了水黄纤维的成功化学修饰.
• 与未经处理的水-聚烯 (UWH-PP) 复合材料相比,含有1%重量氧化水 (OWH-PP) 的聚烯复合材料表现出更高的拉伸强度,延伸和冲击强度.
• 形态分析显示,OWH-PP复合材料的界面粘附性得到改善.
• 在OWH-PP复合材料中,TGA表明了增强的热稳定性.
• DFT计算证实了ATR-FTIR的发现,证实了化学修饰,并揭示了反应可行性和电子性质的变化.

结论:

• 化学处理,特别是氧化,显著增强了聚烯复合材料中的水黄纤维的界面粘附和机械性能.
• 氧化水黄纤维代表了聚合物复合材料的有希望的可持续增强.
• 计算建模支持实验发现,为化学修饰提供了洞察力.