植物纤维增强聚乳酸基复合材料研究进展

综述了不同种类聚乳酸(PLA)/植物纤维复合材料的制备工艺,通过物理改性和化学改性的方法对材料进行改性以改善复合材料的强度、界面相容性、表面自由能等,从而提高材料的使用性能,对于PLA/植物纤维复合材料的制备及推广应用具有良好的参考价值。     

复合材料用天然植物纤维改性研究进展

天然植物纤维的结构和性能独特,与树脂基体复合仍存在诸多问题。天然植物纤维改性对于提高反应活性、改善其与基体树脂的界面相容性及复合材料的综合性能有重要影响。从天然植物纤维原料的组成、结构及性能分析出发,重点介绍了蒸汽爆破预处理、热预处理、高能辐射预处理、碱预处理、过氧化物预处理和组合法预处理等预处理技术以及酯化改性、接枝共聚、偶联剂改性和其他改性方法,并综述了改性天然植物纤维在复合材料中的研究进展,总结了天然植物纤维改性对复合材料性能的影响,以期为天然植物纤维复合材料的研究提供思路和参考。     

植物纤维工艺性能及其复合材料应用研究进展

概述了近年来在植物纤维的渗透率、可压缩性等工艺性能方面的研究进展,揭示了植物纤维织物渗透性能及可压缩性能影响因素,并总结了多种植物纤维复合材料的研究进展,包括植物纤维/热塑性复合材料、植物纤维/可降解复合材料、植物纤维/热固性复合材料等。随着研究的不断深入,植物纤维复合材料会有更广泛的应用。     

植物纤维树脂基复合材料阻尼减振研究进展

近些年,随着环境污染控制要求的日趋严格和大众环境保护意识的逐步提高,具备可再生、可降解、环境友好特点的植物纤维受到了众多学者的关注。相比传统碳纤维或玻璃纤维树脂基复合材料,植物纤维复合材料具有更优异的阻尼减振性能。本文总揽了近十年植物纤维树脂基复合材料阻尼减振领域的研究状况,首先阐述了植物纤维多层级结构特点及其阻尼减振机理,其次介绍了植物纤维树脂基复合材料阻尼性能的测试方法和表征参数,进而分析了植物纤维铺放角度、长度、含量、表面处理和混杂等因素对植物纤维树脂基复合材料阻尼性能的影响,最后指出了植物纤维树脂基复合材料在阻尼减振领域应用发展存在的问题并给出了建议。     

植物纤维／热塑性树脂界面胶接作用研究

植物纤维(指植物纤维和纤维素纤维〕是自然界最为丰富的天然高分子,通过共混工艺生产的植物纤维/热塑性树脂(简称PFRTP)复合材料是有效地开发和利用这一资源的新途径。由于该复合材料具有质轻、加工性能好及可生物降解等优点,因而在许多领域有广泛的应用前景。木粉就是植物纤维中的一种,由于植物纤维有较强的极性,使其与非极性树脂(如PP、PE等)间的界面润湿性、界面粘合作用极差,导致未经表面处理的植物纤维/热塑性树脂复合材料的机械强度较低。因此解决好植物纤维与树脂的相容性,改善植物纤维/热塑性树脂界面胶接作用是提高PFRTP复合材料性能的关键技术问题。本文进行了木粉填充改性PP、ABS树脂的实验研究,对如何改善植物纤维/热塑性树脂界面胶接作用及其机理进行了探讨。     

植物纤维增强水泥基复合材料面临的问题及相关改性研究现状

作为一种新型绿色环保建筑材料,植物纤维增强水泥基复合材料受到了广大科研人员的青睐,但目前仍面临着众多问题。本文归纳总结了在植物纤维增强水泥基复合材料研究中的三大主要问题——植物纤维的高吸水率、植物纤维在水泥基复合材料中的劣化以及植物纤维对水泥基复合材料的阻凝作用,分析了造成这些问题的主要原因,列举了常见的改性方法并深入阐述了相应的改性机理及研究现状,最后展望了植物纤维增强水泥基复合材料的研究前景,以期为今后植物纤维资源化利用提供参考。     

微细化植物纤维在树脂基纤维复合材料中的应用及趋势

综述了用于树脂基复合材料增强的两种微细化植物纤维——微纤化植物纤维和纳米晶体纤维的原料特性和主要的表面修饰方法,针对微细化植物纤维复合过程中存在的分散性差、增强效果不及预期等问题,提出了从原料制备和成型工艺及参数等的选择上提高微细化植物纤维复合材料使用性能、性能等级的方法,展望了微细化植物纤维在树脂基纤维复合材料增强上的美好应用前景与应用趋势。     

全植物纤维复合材料的生物降解性能研究

研究了一种全天然植物纤维复合材料在纤维素酶和自然土埋作用下，复合材料的失重和力学性能的变化。以氯代氰乙基化植物纤维为基体树脂，剑麻纤维作为增强材料制备了复合材料，考察了该材料的纤维素酶降解（酶质量含量为1％）和土埋降解（6个月）特性，发现塑化木粉具有生物降解性，并且比原木粉具有更强的酶降解性，归因于塑化过程脱除了部分木质素，并扩大了植物纤维的分子结构；另一方面，复合材料层板也比塑化木模压板的酶和土埋降解性强，反映出剑麻纤维自身的降解。酶降解或土埋生物降解均可导致全植物纤维复合材料力学性能下降，表明这类复合材料保持了植物纤维的生物降解性。     

三种植物纤维填充聚乳酸复合材料性能对比

为充分利用农作物植物资源,以稻秸秆、麦秸秆、稻壳三种植物纤维为填充相,聚乳酸(PLA)为基体,制备了PLA/植物纤维复合材料。对三种植物纤维的成分进行了对比分析,并对制备的复合材料的力学性能和吸水性能进行了比较,分析了三种复合材料的热重曲线、差示扫描量热曲线与红外光谱,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面微观结构。结果表明,三种植物纤维材料中稻秸秆的纤维素与半纤维素总含量最高,稻秸秆制备的PLA复合材料力学性能与界面结合性最好,其弯曲强度为28 MPa,分别比麦秸秆和稻壳制备的PLA复合材料高75%和47%;PLA/稻壳复合材料的吸水率最小,比PLA/稻秸秆和PLA/麦秸秆分别小10%与25%;三种植物纤维改性PLA复合材料的热分解曲线基本相同,PLA/稻壳复合材料的热稳定性相对最好。     

蒸汽爆破预处理植物纤维增强生物质复合材料的研究进展

综述了生物质复合材料增强体植物纤维研究现状,大长径比植物纤维作为复合材料增强体已成为研究热点;介绍了复合材料基体发展及现状,可降解塑料成为基体研究最新发展方向;最后重点讨论了蒸汽爆破技术的发展及其在预处理植物纤维增强生物质复合材料的研究进展与应用现状,而连续式蒸汽爆破预处理方法的工业化推广将是未来研究重点。     

玻璃纤维增强聚丙烯界面处理研究进展

本文综述了提高玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面粘结强度和改善界面层结构的各种有效方法,包括玻璃纤维的偶联剂涂覆、浸润剂浸润、表面接枝等表面处理方法以及在聚丙烯基体中添加功能化聚丙烯对基体进行共混改性等,对玻璃纤维与聚丙烯的粘的结机理进行了讨论,并论述了玻纤／聚丙烯界面横晶对界面粘结强度的影响。     

用于辐照改性的PBO纤维复合材料的树脂体系配方设计及其性能研究

结合γ-射线辐照改性PBO纤维表面技术,将辐照介质(接枝体化合物)作为树脂基体的一个成分设计出环氧树脂基体配方.通过浸润试验、树脂浇铸体力学试验、纤维湿法缠绕工艺试验和Microbond界面剪切试验等方法研究了树脂基体的各项性能.结果表明,与另外几种常用的树脂基体相比,本文设计的树脂基体与表面改性PBO纤维的浸润性能和界面粘接性能有明显的提高.树脂浇铸体力学性能满足高性能纤维复合材料的要求.     

Effect of macromolecular coupling agent on the property of PP/GF composites

Silane‐grafted polypropylene manufactured by a reactive grafting process was used as the coupling agent in polypropylene/glass‐fiber composites to improve the interaction of the interfacial regions. Polypropylene reinforced with 30% by weight of short glass fibers was injection‐molded and the mechanical behaviors were investigated. The results indicate that the mechanical properties (tensile strength, tensile modulus, flexural strength, flexural modulus, and Izod impact strength) of the composite increased remarkably as compared with the noncoupled glass fiber/polypropylene. SEM of the fracture surfaces of the coupled composites shows a good adhesion at the fiber/matrix interface: The fibers are coated with matrix polymer, and a matrix transition region exists near the fibers. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 71: 1537–1542, 1999     

苎麻落麻的表面处理及其复合材料的性能研究

采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈接枝,硅烷偶联剂(A-151)偶联,聚氯乙烯(PVC)包覆等方法对苎麻落麻纤维进行表面处理;测试了处理前后落麻纤维的吸水率、单丝强度及其与环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)和不饱和聚酯(UP)等的接触角;观察了偶联和包覆后落麻纤维的表面状况;选取偶联和包覆后的落麻纤维制备了UP/落麻毡和PP/落麻纤维复合材料,测试了其拉伸和弯曲性能并观察了处理前后复合材料的拉伸断面形貌。结果表明,接枝、偶联和包覆不仅降低了落麻纤维的吸水速率。而且也降低了平衡吸水量;接枝对落麻纤维单丝强度影响最大,偶联次之,包覆最小;接枝、偶联和包覆均能大幅度改善落麻纤维与EP、PF和UP的浸润性;偶联和包覆后的落麻纤维表面都比处理前粗糙;偶联使UP/落麻毡复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量提高了21％,弯曲强度提高了34％,弯曲弹性模量提高了40％,包覆使PP/落麻纤维复合材料的拉伸、弯曲强度提高了20％左右。     

玻璃纤维增强环氧基复合界面介电性能的研究

通过介电性能试验和理论计算研究了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面层介电性能的影响。对玻璃纤维经偶联剂处理前后表面自由能和浸润活化能等进行了研究分析，探讨了偶联剂对玻璃纤维／环氧复合界面介电性能的影响机制。     

硅灰石与连续玻璃纤维毡组合增强聚丙烯的力学性能

采用硅灰石与连续玻璃纤维毡组合增强聚丙烯,研究了硅灰石的含量,玻璃纤维毡的面密度、基体树脂的性质及界面改性等对材料力学性能的影响。结果表明：采用硅灰石与连续玻璃纤维毡组合增强,可提高复合材料的拉伸、弯曲强度及模量,但过高的硅灰石含量,会导致拉伸及弯曲强度下降,材料的力学性能随着所用玻璃纤维毡面密度的增大而显著提高,采用偶联剂对硅灰石进行处理及在基体聚丙烯中添加功能化聚丙烯,可改善界面结合、提高材料性能,随着功能化聚丙烯含量的增加,材料的拉伸、弯曲强度及模量有所提高,但含量过高时,会引起材料冲击强度的下降;组合增强材料的性能与基体树脂本身的力学性能密切相关,同时还受基体树脂熔体流动性的影响。     

Influence of modified wood fibers on the mechanical properties of wood fiber-reinforced polyethylene

Wood fiber of aspen was used as a reinforced filler in linear low-density polyethylene (LLDPE). To improve the compatibility between the wood fiber and the LLDPE matrix, the wood fiber was treated with titanate coupling agents (i.e., TC-PBT and TC-POT) or grafted by acrylonitrile. Both treatments resulted in an improvement in the mechanical properties of the resultant composites compared with the composites filled with the untreated wood fiber. Moreover, the grafting method displayed a more obvious benefit than that of titanate coupling methods to the mechanical property improvement. This was attributed to the crystalline structure of the wood fiber to be destroyed by grafting acrylonitrile, and the amorphous fiber was easily deformed to enhance fiber adhesion at the LLDPE matrix. In addition, the effect of the concentration of the filled wood fiber and the amount of coupling agent or grafting ratio on the mechanical properties of composites are discussed. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 66: 1561–1568, 1997     

反应性相容剂的制备及其在PP/玻璃纤维复合材料中的应用

以马来酸酐(MAH)为接枝单体、丙烯酸-2-羟乙酯为共聚单体,利用熔融接枝技术对聚丙烯(PP)进行改性;以MAH/丙烯酸-2-羟乙酯熔融接枝改性PP为相容剂,研究相容剂对PP/玻璃纤维复合材料结构和性能的影响。结果表明:与未接枝PP相比,熔融接枝PP分子上接枝了MAH和—OH基团,而且熔融接枝反应对PP的熔点和热稳定性具有明显影响。另外,随着接枝PP含量的增加,PP/玻璃纤维复合材料的力学性能明显改善。当接枝PP含量为15%时,复合材料的拉伸强度提高了32%,冲击强度提高了13%,表明采用熔融共接枝工艺制备的PP具有优良的增容、偶联和分散效果。     

剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究

制备了剑麻纤维增强聚丙烯（PP）复合材料,考察了纤维含量及马来酸酐接枝PP（MPP）增容剂对复合材料孔隙率及力学性能的影响,并采用修正的数学模型分别对复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量进行预测。结果表明,随着纤维含量的增加,复合材料的孔隙率先增大后减小,纤维质量分数为30％时孔隙率达到最大值。未添加MPP增容剂时,复合材料的拉伸及弯曲性能在纤维质量分数小于30％时变化幅度较小,40％时则有较大幅度提高;冲击强度随着纤维含量增加而提高。当添加MPP增容剂时,复合材料的力学性能随纤维含量的增加而提高。拉伸性能的预测结果与实测结果比较一致。     

碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究

研究碳纤维布的含量、表面处理方法及填料等对聚苯硫醚复合材料性能的影响。结果表明，随着碳纤维布含量的增加，复合材料的拉伸强度、冲击强度提高；碳纤维布经过表面处理后与聚苯硫醚的粘接强度大大提高，其中用丙酮浸泡的效果好于高温热处理；填料硅灰石经偶联处理后加入复合材料中，可提高材料的力学性能和耐热性。