- 研究目的及意义
植物纤维/不饱和聚酯复合材料主要是指以植物纤维和不饱和聚酯聚合物为原料，添加相应的助剂，经过浇注成型的加工方法制得的一种新型复合材料。
不饱和聚酯（UP）是由二元酸和二元醇经过缩聚反应生成的一种含有不饱和双键的高分子化合物[1]，是当前在我国社会发展过程中较为重要的一种应用型材料。但是，不饱和聚酯是一种有机高分子材料，模量低、刚性差[2]，在一定的应力作用下发生弹性变形的程度相对较大。除此以外，不饱和聚酯的降解能力和降解速率都相对较低[3]。
而植物纤维如棕榈纤维、竹纤维、麻纤维、木粉和棉花等来源广泛，造价成本较低[4]，将其与不饱和聚酯进行复合，特别是它们优异的比强度和高比弹性模量等性质可以弥补UP固化后的低冲击强度和低韧性等缺陷,不仅可以降低材料的生产成本，还具有环保特性。经天然植物纤维改性的UP复合材料拥有高物理力学性能，而且制造成本相对较低，在航空航天、运输行业、土木工程[5]、体育产业等领域广泛应用。但是关于棕榈纤维的研究较少，棕榈纤维是一种棕榈树杆外围叶鞘形成的网状棕衣纤维，他被开发应用于制备复合材料、弹性材料等领域，用棕榈纤维来改性不饱和聚酯可以说是一种重大的创新。
植物纤维在复合材料中的含量对材料的力学性能[6]、吸水性等有着很大影响，因此，研究复合材料的拉伸强度、断裂伸长率与棕榈纤维含量的关系尤为重要。棕榈树在我国栽种范围特别广泛，原材料十分充足，一旦研究成功，将会对航空航天业、运输业产生非常积极的影响。
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国内外研究现状
- 木纤维/不饱和聚酯
木纤维是一种热固性聚合物填料，加上不饱和聚酯本身就是一种极性高的良好的胶粘剂和涂料，可以与木纤维良好的粘合在一起，并且赋予木纤维改性不饱和聚酯复合材料更高的力学性能。
王爱军等[7]采用丙烯酸 (AA) 作为木纤维表面处理剂，制备了木纤维增强不饱和聚酯复合材料，发现复合材料的断裂伸长率和拉伸强度随着木纤维含量的增加而增加；当木纤维质量分数为15%，AA的浓度为0.15 mol／L时，力学性能最佳。胡忠勤等[8]选择的纤维供体是桦木与回收纸浆，针对这两种纤维的改性提出了使用硅烷偶联剂、乙醇或者蒸馏水三种不同的方法,而后将改性后的纤维与 UPR复合制成复合材料，并对其性能进行测试。结果表明，所有经过处理的木纤维与UPR复合而成的材料其力学性能都得到了提升。经硅烷偶联剂处理过的复合材料，其冲击强度随纤维用量的增多呈先升后降趋势,而经乙醇或蒸馏水处理过的复合材料的力学性能都是随着纤维用量的增多而减小。三种处理方式下，复合材料的 拉伸强度均随纤维含量增加呈现先升后降趋势,弯曲性能则都是呈下降趋势。
Marcos等[9]直接从桉树的树干部位的树皮组织中提取出了桉树纤维，在流水冲洗、60℃烘箱干燥以后，将其与 UPR 复合制成不同体积分数(0%、30%、40%、50%)的复合材料，研究了其力学性能及温度升高对 TG/DTG 曲线的影响。结果表明，复合材料的力学性能有所提高。对于TG曲线而言，随着温度升高，四种体积分数的复合材料之间的差异不大；而对于DTG而言，随着温度的升高，体积分数为50%时峰值最大，0%时的峰值最小。Farhan等[10]考虑到天然纤维素增强的复合材料质脆、对水分敏感、强度有限等不足，提出了将木纤维制成纳米级别的木纤维素纳米纤维（CNF）来加固 UPR，而且用 CNF 加固，既不需要偶联剂也不需要对其表面进行预处理，所需要的只是对其进行浸料处理。他们选取的浸渍溶液是 UPR 与丙酮的混合溶液，处理结束后制成 CNF/UPR 复合材料，并对其进行了湿吸附、动态热分析、不同温度下的TS、断裂韧性等的测定。数据显示：随着CNF 含量的增多，复合材料的玻璃化温度（Tg）升高，当CNF 的体积分数为 45%时，未经浸渍处理的复合材料的TS是经过处理的1/3，未经处理的复合材料的断口韧性是经过处理的材料的一半。
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- 麻纤维/不饱和聚酯
麻自古以来都被用于生产质地柔韧的服饰，用麻纤维改性UP可改善UP的韧性，提高复合材料的力学性能。张永春等[11]考虑到天然纤维表面存在的极性基团很难与非极性树脂形成化学键，提出了用油酸作为偶联剂的想法。用氢氧化钠-油酸处理 1～3层、不同密度（50号：0.1309 g/cm2、60号：0.1826 g/cm2、70号：0.2294 g/cm2、80号：0.2738 g/cm2）的黄麻纤维布，并检测了其TS、IS和吸水率。结果表明，处理后的黄麻纤维各项性能都明显提高，其中IS和TS增幅最大的是双层黄麻纤维，而吸水率最好的则是三层黄麻纤维。单层黄麻纤维的各项性能都随着其密度的增大而增大，而双层和三层的各项性能的最高值都是70号黄麻纤维。胡新煜等[12]以KH55为偶联剂，分别以苎麻原麻和碱麻(碱处理的原麻)为增强体，发现两种复合材料的力学性能都有较大提高：苎麻原麻改性UP复合材料的拉伸强度达132.6MPa，弯曲强度达364.6MPa；而碱麻改性UP 复合材料的拉伸强度达116.5MPa，弯曲强度达297.7MPa。
赵立波等[13]利用碱、高锰酸钾和加热方式对剑麻纤维布表面进行处理，运用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺，制备了剑麻纤维/UPR 复合材料。研究发现：处理后，复合材料的吸水性均有大幅度的下降，但其力学性能如拉伸强度（TS）、弯曲强度（BS）和冲击强度(IS)等却较未处理的材料有所提高。杨彬等[14]为弱化黄麻纤维本身离散性能对复合材料的影响，提出了利用针刺工艺将黄麻纤维制成非织造布的方法，对其进行碱处理，并将处理的黄麻纤维制成不同质量分数的复合材料，测试其TS和BS等力学性能。结果显示：经碱处理的黄麻纤维制成的复合材料较未处理的TS和BS分别提升了10.79 MPa 和1.7 MPa。随着质量分数的增加，复合材料的力学性能先增大后缓慢减小，当黄麻纤维与 UPR 的质量比为20∶80时,力学性能最好。
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