相容剂对红麻纤维/聚丙烯复合材料结构性能关系的影响
摘要：尽管木质纤维素、纤维热塑性塑料复合材料已经使用了几十年，但最近的经济和环境优势已经导致了这些纤维在几个应用领域的显著商业利益。红麻是一种快速生长的一年生植物，因其韧皮纤维而被采收。这些纤维具有优良的特殊性能，有潜力成为塑料中优异的增强材料。本文报道了红麻纤维增强聚丙烯(PP)及其冲击共聚物的结构性能关系。马来酸聚丙烯(MAPP)的应用对提高纤维与基体的相容性具有重要意义。在复合材料中加入MAPP后，复合材料的冲击强度有了明显的提高。结果还表明，与未偶联体系相比，加入偶联剂的冲击共混体系具有更好的高温模量和更低的蠕变柔度。偶联剂也改变了共混物的结晶和熔融行为。由于聚合物分子与红麻纤维之间有较好的附着性，耦合的样品比未耦合的样品具有更多的限制性分子。因此,外壳的结晶高分子量低于非耦合混合,混合导致结晶温度较低(T)识别并缩短结晶度,低分子量混合物,偶联剂提高了结晶聚合物基质和结果的眼珠,结晶温度和结晶度的增加耦合的混合。偶联共混物在聚合物晶体中也存在较多的缺陷，结晶度也低于未偶联共混物。这可以解释耦合样品比未耦合样品更低的熔化温度。
洋麻- PP复合材料纤维
在商业上，纤维基热塑性复合材料已经使用了数年。颗粒填料，如木粉和天然纤维，如黄麻和fl a x，通常用于汽车工业的内部应用。重新搜索正在使用苎麻,最强的纤维素纤维之一,作为一种替代玻璃纤维为空客飞机内饰面板(1)。常用的方法完成automo——有效内部产品是压缩成型的自然和聚丙烯纤维的无纺布垫。用于注塑成型的木质纤维素塑料混合颗粒直到最近才在市场上大量上市。这将大大提高这些可再生颗粒/纤维的使用塑料工业的大批量，低成本的应用。
红麻是一种天然纤维，用于增强聚烯烃的方法已被详细研究过，其他地方也有报道(2,3)。红麻是一种韧皮纤维，从植物大麻中提取。提取的结果通常是长丝和长度大于1米。长丝本身由单独的纤维(2到6毫米长)组成，主要是纤维素，木质素和半纤维素的复合材料。结晶纤维素是主要的增强元素，而l - g - n - n和半纤维素则是结合基质。纤维和细丝的性能根据来源、年龄、提取技术和纤维的历史而有所不同。尽管纤维的性能差异很大，但早期的研究表明，具有相似历史的同一批次纤维的复合性能差异非常小(3)。
红麻-聚丙烯复合材料比重为50%时的比刚度与玻璃-聚丙烯复合材料比重为40%时的比刚度相当;有关性能比较的细节已在其他地方公布(2,3)。红麻纤维复合材料的性能与其他类似的韧皮纤维(如黄麻)比较良好。这是因为两种纤维的纤维素含量和微纤维角相当相似。纤维，如大麻和苎麻，具有较高的结晶纤维素含量和较小的微纤丝角度，应导致更高的强度在注射成型试验。然而，我们注意到，在韧皮纤维的情况下，红麻比黄麻和亚麻纤维(PP)更容易流动，因此可以获得更高的纤维含量。
红麻纤维在复合材料中的广泛应用是一个很大的挑战。天然纤维的质量因品种、质地、栽培方法和纤维分离方法的不同而不同，质量的规范是重要的。红麻的价格目前因质量和清洁度的不同而有所不同，从每公斤0.33美元到0.88美元不等，但是如果种子质量更好，产量更高，分离技术更好，需求更高，价格可能会降低。同样重要的是，有稳定的高质量红麻供应给该行业，有足够的供应，以防作物受损。复合材料的吸湿性绝对是一个值得关注的问题，围绕这一问题进行设计是必要的。有一些化学方法可以降低纤维吸水率，从而降低复合材料的吸水率。然而，这种技术的使用取决于其经济性，而目前看来并非如此。
高极性木质纤维素纤维和非极性聚丙烯(PP)之间的固有差异会导致纤维的分散困难，以及纤维与基体的相互作用较差。Dalvag等人(4)研究了除偶联剂以外的添加剂在HDPE或PP复合材料中的使用。添加剂包括硬脂酸、石蜡和聚乙烯蜡和矿物油。几种添加剂(硬脂酸和聚丁二烯)可以防止填料的结块，并提高了冲击强度和破裂时的强度。添加剂对拉伸模量没有影响，强度的降低归因于可能的塑化效应。此外，添加石蜡对复合共混物的粘度没有明显的影响。Raj等人(5)和Kokta等人(6)研究了一些添加剂在木粉(通常经过预处理)和各种聚烯烃复合材料中的使用。添加剂包括硬脂酸、矿物油和水玻璃。用显微镜下的目视检查或测定每个样品中团聚体的浓度来研究分散(5,7)。总的来说，添加剂的结果是分散性、十弹模量和强度以及冲击能的改善。
许多研究小组已经研究了使用偶联剂来改善纤维和塑料基体之间的相容性。一些团体也报道了W P的效率，并引用文献追溯到20世纪70年代末。最近的研究(8,9)表明，使用足够高的分子量和酸酐含量的马来酸聚丙烯(MAFrsquo;p)可以显著提高纤维与基体的结合。Gatenholm等人(10)通过IR和ESCA证实了MA和纤维素的羟基之间形成共价键。
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