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全天然纤维复合材料

2010-11-30 来源:中山大学化工学院 点击数:2634

近年来,由于全球能源和环境问题的日益突出,采用自然界丰富的天然植物纤维,如木纤维、竹纤维、麻纤维(亚麻、剑麻、苎麻等)、椰纤维等,替代合成纤维作为树脂基复合材料的增强体逐渐受到人们的关注。与合成纤维相比,天然纤维具有价廉质轻、比强度和比模量高 等优良特性,最为关键的是天然纤维属可再生资源,可自然降解,不会对环境构成负担。然而,目前所选用的基体树脂大多是不能自然降解的合成树脂,因此天然植物纤维增强聚合物 基复合材料仍会给环境带来负担。此外,在纤维增强复合材料中,复合材料的性能取决于组分的性能和组分间的界面相容性,因此界面的强弱对材料的性能有很大的影响,植物纤维中 由于含有大量的羟基而呈现亲水性,而大部分聚合物是憎水的,因而不利于植物纤维与树脂纤维与树脂基体的界面粘结;同时亲水性的纤维还容易吸取外界的水分,使材料在使用过程 中界面逐渐脱粘,造成性能下降。并且由于剑麻纤维束结构较为复杂,树脂不易渗透浸润到每个纤维细胞之间,使复合材料在承载过程中容易因纤维细胞间开裂而造成破坏,影响了层 间性能的提高。综上所述,引入低成本的可降解树脂作为树脂基体,制备全降解型复合材料应是天然纤维复合材料的一个发展方向。本项目通过化学改性,将木屑转变为热塑性材料, 制备剑麻纤维增强塑化木屑复合材料,其性能可与植物纤维增强聚合物基复合材料以及部分破璃纤维增强聚合物基复合材料相媲美。这类复合材料中的增强体和基体都来自植物纤维, 不仅保持了原料的生物降解特性,还能解决剑麻纤维增强聚合物基复合材料中由于纤维与基体化学异质而引起的相容性问题,属于一类环境友好的天然复合材料,特别适用于低成本、 量大、一次性使用后丢弃的结构材料场合。