【目的】植物纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、比強(qiáng)度高,還兼?zhèn)渖鷳B(tài)友好、原料來(lái)源豐富、制造成本低廉等優(yōu)勢(shì),已得到廣泛應(yīng)用。但相對(duì)于傳統(tǒng)的合成纖維和礦物纖維,植物纖維的表面羥基具有極性和親水特性,其與環(huán)氧樹(shù)脂基體間的界面相容性差,影響了界面與兩側(cè)單元之間應(yīng)力傳遞,造成產(chǎn)品的力學(xué)性能與耐久性較差,最終引起材料受載荷作用時(shí)易發(fā)生分層、斷裂現(xiàn)象,限制了此類材料進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用,因此界面改性技術(shù)是植物纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸�！痉椒ā烤C述了近幾年國(guó)內(nèi)外植物纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂界面改性方法的研究進(jìn)展,并將界面改性方法歸納為植物纖維改性、界面填充、環(huán)氧樹(shù)脂改性三大類,具體的改性方法包括堿處理改性、乙�；男�、界面耦合改性、高錳酸鹽改性、熱處理、離子蝕刻處理、納米粒子改性和環(huán)氧樹(shù)脂稀釋等�！窘Y(jié)果】其中以覆蓋或減少植物纖維表面羥基、增加植物纖維的比表面積為主要改性方法開(kāi)展詳細(xì)論述,并闡述了界面填充改性和環(huán)氧樹(shù)脂改性的界面改性技術(shù)。【結(jié)論】總結(jié)了各類改性方法對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的增強(qiáng)效果,提出了植物纖維/環(huán)氧樹(shù)脂界面研究中面臨的問(wèn)題與展望,包括植物纖維單元體系化研究、環(huán)氧樹(shù)脂固化劑多樣... 

【文章來(lái)源】：中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(07)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

植物纖維常壓連續(xù)浸漬環(huán)氧樹(shù)脂分布

Huang等[12]利用RTM成型工藝制備連續(xù)竹纖維/環(huán)氧復(fù)合材料，結(jié)果表明，雖然隨著堿處理的進(jìn)行，竹原纖維的強(qiáng)度降低，但是界面改善堿處理竹纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度依然優(yōu)于未處理竹纖維復(fù)合材料。Kushwaha等[13]分析了不同NaOH溶液濃度對(duì)竹纖維氈/環(huán)氧復(fù)合材料拉伸、彎曲和韌性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用5%NaOH溶液處理竹墊30 min，可獲得最佳處理效果，Yan等[14]基于此進(jìn)一步研究了最佳堿處理對(duì)亞麻、竹織物增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂界面形貌和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：與未處理的亞麻、竹織物/環(huán)氧復(fù)合材料相比，處理后的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度至少提高了18.7%和13.6%，且拉伸斷口表面表現(xiàn)出纖維/環(huán)氧界面粘著性能的改善。為了改善竹纖維/環(huán)氧樹(shù)脂的界面結(jié)合強(qiáng)度，Zhang等[15]采用不同質(zhì)量濃度的NaOH溶液對(duì)竹纖維進(jìn)行處理并制備單纖維包埋試樣與竹纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，采用單纖維拔出、傅里葉變換紅外光譜和掃描電子顯微鏡對(duì)改性效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明由于堿處理去除纖維表面暴露羥基的雜質(zhì)，使得界面相機(jī)械聯(lián)鎖部分和氫鍵數(shù)量增加，附著力增強(qiáng)，纖維與基體間的界面剪切強(qiáng)度明顯改善，甚至出現(xiàn)“頸縮”現(xiàn)象。另外，天然纖維堿處理對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料改善在棕櫚纖維[16]、劍麻纖維[17]、亞麻纖維[18-19]實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證。1.1.2 乙�；幚�

植物纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料中，環(huán)氧樹(shù)脂基體除了作為粘結(jié)劑將負(fù)載轉(zhuǎn)移之外，還能夠保護(hù)纖維免受環(huán)境攻擊[57]。為了提高植物纖維與環(huán)氧樹(shù)脂的界面連接，在盡可能保持植物纖維的形態(tài)和強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，合適的基體選擇與處理對(duì)植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能與應(yīng)用具有決定性作用。一方面，直接在植物纖維表面涂覆改性劑；另一方面，在避免固化交聯(lián)時(shí)集中放熱的基礎(chǔ)上，加入同極性材料或者增強(qiáng)材料，調(diào)節(jié)樹(shù)脂黏度促進(jìn)纖維浸潤(rùn)，增強(qiáng)界面與基體力學(xué)與熱學(xué)等性能。Shen等[58]通過(guò)羧基化碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂基體，采用熱壓工藝制備苧麻纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。結(jié)果表明，在環(huán)氧樹(shù)脂基體中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%的碳納米管時(shí)，力學(xué)上促進(jìn)了纖維和基質(zhì)間的負(fù)載轉(zhuǎn)移，提高界面彎曲性能；熱學(xué)上限制了聚合物鏈段在高應(yīng)變速率下的運(yùn)動(dòng)性，提高了復(fù)合材料的的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐熱性。Ngo等[25]通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂中加入植物油對(duì)纖維/環(huán)氧樹(shù)脂基體界面進(jìn)行了改性。結(jié)果表明，與不加油的環(huán)氧復(fù)合材料相比，其伸長(zhǎng)率提高了50%，與不加纖維增強(qiáng)的普通環(huán)氧樹(shù)脂的延性水平相當(dāng)。這一觀察結(jié)果表明，松油的加入可能使纖維/基體界面具有更高的靈活性，使纖維在斷裂前能夠更自由地拉伸。Sahoo等[59]研究表明，植物油改性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)劍麻纖維產(chǎn)生了更好的界面附著力，降低了水與環(huán)氧共混物和復(fù)合材料的接觸角，使得復(fù)合材料表面粗糙度下降。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3430608