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复合材料探索与求实 碱处理对苎麻／聚碳酸亚丙酯 复合材料的影响‘ 万春杰1，-，余剑英1，刘恩苒1，南文唤1 (1．武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070； 2．武汉工程大学化工与制药学院，湖北武汉430073) 摘要：以苎庥纤维为增强相，聚碳酸亚丙酯为基体，研制短纤维增强复合材料，对苎 麻在碱处理下的复合材料力学性能进行了测试扣分析，并对断口进行扫描电镜观察。结果发 现，室温碱处理使苎麻纤维溶胀提高纤维的拉伸强度、冲击强度，改善与聚碳酸亚丙酯的界 面结合，提高复合材料的力学性能。碱处理可溶胀纤维增大纤维孔腔，有利于填入其他材料 使纤维成为复合纤维。 关键词：碱处理；苎麻；聚碳酸亚丙酯；复合材料 植物纤维来源丰富，价格低廉，．易降解，无污染，是很有前景的复合材料原料，尤其麻 纤维以其独特的性能特点引起人们的关注uj。国内外在这一相关方面已做了大量的工作， 德国、日本、中国香港等地均对麻纤维增强复合材料进行过研究，并应用到汽车、建筑等不 同领域。 苎麻纤维为纤维素纤维，俗称中国草，我国产量占世界第一，具有高强低伸(拉伸强 复合材料。聚碳酸亚丙酯(PPC)是CO：与环氧丙烷的共聚物，为全生物降解塑料，其原料 来源丰富，价格低廉，断裂伸长率高且透明。但力学性能差，对热敏感。若以苎麻纤维为增 强相，聚碳酸亚丙酯为基体研制环境意识全纤维素复合材料，将开辟一个全新的领域。 极性的纤维素纤维从本质上来说很难与C—H聚合物相溶，增强用纤维与基体聚合物两 种材料不相溶时，就难以形成增强复合材料。有效的办法是改善两种材料(或其中一种) 的表面性能。苎麻纤维的改性处理的方法主要有两大类：一类为化学改性；另一类是物理改 性(主要有等离子刻蚀的方法)口4J。要想在提高复合材料界面性能的同时不损失力学性能， 碱法变性是首选的方法，即通过NaOH与苎麻纤维素相互作用生成碱纤维素。 本文作者在对苎麻进行改性的基础上，采用聚碳酸亚丙酯为基体，研制一种新型的环境 意识苎麻／聚碳酸亚丙酯复合材料，并探讨碱处理苎麻对复合材料的影响。 l 实验部分 1．1原料 聚碳酸亚丙酯：内蒙古蒙西高分子材料有限公司生产，密度：1．249／era3，数均分子量： } 208 碱处理对苎麻／聚碳酸亚丙酯复合材料的影响 60000—150 35—39℃。苎麻：湖北阳新远东苎麻纺织有限公司生产。 1．2苎麻／PPC复合材料的制备 1．2．1苎麻纤维的预处理 碱。然后将其用1：20水浴浸泡5rain(在开始浸泡时用手工稍加搅拌)，取出离心脱液，再 用25％浓硫酸中和，再生5min，浴比1：30。水洗至中性，烘干至恒重。处理过程中纤维 张紧，防止纤维收缩。 其平均长度和标准偏差见下表。 苎麻纤维长度统计数据表 1．2．2复合材料的制备 90型单螺杆挤出机造粒备用。 比25，注射压力190MPa和模压力2800kN)上成型制品和测试件。 1．3性能表征 拉伸性能测试按照GB／T X 1043-93 样尺寸为150mm×10mm4mm，拉伸速度为50mm／min；冲击性能测试依照GB／T 1043—93标准的无缺口冲击试样。试样尺寸为 在JB6型悬臂梁冲击实验仪进行，使用GB／T 80ram×10mm 的JSM一5610LV扫描电子显微镜(SEM)观察冲击试样的断面形貌。 2结果与讨论 2．1 苎麻纤维碱处理前后表面形貌分析 为了制得性能优异的纤维增强复合材料，常常需要对纤维表面进行改性处理，常用的方 法之一就是碱处理，以改变纤维的表面形态、晶态、表面能、极性、表面化学组成以及除去 表面弱边界层，调整到与基体树脂的表面性能相匹配和适应的状态，提高二者的相容性、浸 209