竹纤维的表面能分析及其增强PP复合材料的力学性能

通过先碱处理再偶联剂处理的方法对竹纤维进行表面改性,采用非织造-模压工艺制备了竹纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。根据Owens-Wendt法分别计算了碱处理和在此基础上偶联剂处理的竹纤维的表面能以及极性分量和非极性分量,研究了碱处理中Na OH溶液浓度及偶联剂处理中硅烷偶联剂溶液浓度对竹纤维表面能的影响,并探索了竹纤维的表面能与复合材料力学性能的关系。结果表明,随着Na OH溶液浓度增大,竹纤维表面能呈增大趋势,拉伸强度呈降低趋势;碱处理的竹纤维增强PP复合材料的力学性能受竹纤维表面能和本身强度的综合影响,当Na OH溶液浓度为5%时,复合材料的综合力学性能最优。在Na OH溶液浓度为5%的碱处理基础上进行偶联剂处理可大幅提高竹纤维的非极性分量,随着硅烷偶联剂溶液浓度的增加,竹纤维的表面能降低;复合材料的力学性能与偶联剂处理后竹纤维表面能的变化没有对应关系,当偶联剂溶液浓度为3%时,复合材料的力学性能最优。