【目的】植物纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料可設計性強、比強度高,還兼?zhèn)渖鷳B(tài)友好、原料來源豐富、制造成本低廉等優(yōu)勢,已得到廣泛應用。但相對于傳統(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)氧樹脂基體間的界面相容性差,影響了界面與兩側單元之間應力傳遞,造成產品的力學性能與耐久性較差,最終引起材料受載荷作用時易發(fā)生分層、斷裂現象,限制了此類材料進一步發(fā)展與應用,因此界面改性技術是植物纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料發(fā)展與應用的關鍵技術瓶頸�！痉椒ā烤C述了近幾年國內外植物纖維增強環(huán)氧樹脂界面改性方法的研究進展,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)氧樹脂稀釋等�！窘Y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展詳細論述,并闡述了界面填充改性和環(huán)氧樹脂改性的界面改性技術�！窘Y論】總結了各類改性方法對復合材料力學性能的增強效果,提出了植物纖維/環(huán)氧樹脂界面研究中面臨的問題與展望,包括植物纖維單元體系化研究、環(huán)氧樹脂固化劑多樣... 

【文章來源】：中南林業(yè)科技大學學報. 2020,40(07)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

植物纖維常壓連續(xù)浸漬環(huán)氧樹脂分布

Huang等[12]利用RTM成型工藝制備連續(xù)竹纖維/環(huán)氧復合材料，結果表明，雖然隨著堿處理的進行，竹原纖維的強度降低，但是界面改善堿處理竹纖維增強環(huán)氧復合材料的抗拉強度依然優(yōu)于未處理竹纖維復合材料。Kushwaha等[13]分析了不同NaOH溶液濃度對竹纖維氈/環(huán)氧復合材料拉伸、彎曲和韌性的影響。結果發(fā)現，用5%NaOH溶液處理竹墊30 min，可獲得最佳處理效果，Yan等[14]基于此進一步研究了最佳堿處理對亞麻、竹織物增強環(huán)氧樹脂界面形貌和力學性能的影響。結果表明：與未處理的亞麻、竹織物/環(huán)氧復合材料相比，處理后的復合材料的拉伸強度和彎曲強度至少提高了18.7%和13.6%，且拉伸斷口表面表現出纖維/環(huán)氧界面粘著性能的改善。為了改善竹纖維/環(huán)氧樹脂的界面結合強度，Zhang等[15]采用不同質量濃度的NaOH溶液對竹纖維進行處理并制備單纖維包埋試樣與竹纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，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改性效果進行了研究，結果表明由于堿處理去除纖維表面暴露羥基的雜質，使得界面相機械聯(lián)鎖部分和氫鍵數量增加，附著力增強，纖維與基體間的界面剪切強度明顯改善，甚至出現“頸縮”現象。另外，天然纖維堿處理對環(huán)氧復合材料改善在棕櫚纖維[16]、劍麻纖維[17]、亞麻纖維[18-19]實驗中也得到了驗證。1.1.2 乙�；幚�

植物纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料中，環(huán)氧樹脂基體除了作為粘結劑將負載轉移之外，還能夠保護纖維免受環(huán)境攻擊[57]。為了提高植物纖維與環(huán)氧樹脂的界面連接，在盡可能保持植物纖維的形態(tài)和強度的基礎上，合適的基體選擇與處理對植物纖維增強復合材料的性能與應用具有決定性作用。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)時集中放熱的基礎上，加入同極性材料或者增強材料，調節(jié)樹脂黏度促進纖維浸潤，增強界面與基體力學與熱學等性能。Shen等[58]通過羧基化碳納米管改性環(huán)氧樹脂基體，采用熱壓工藝制備苧麻纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料。結果表明，在環(huán)氧樹脂基體中添加質量分數0.6%的碳納米管時，力學上促進了纖維和基質間的負載轉移，提高界面彎曲性能；熱學上限制了聚合物鏈段在高應變速率下的運動性，提高了復合材料的的玻璃化轉變溫度和耐熱性。Ngo等[25]通過在環(huán)氧樹脂中加入植物油對纖維/環(huán)氧樹脂基體界面進行了改性。結果表明，與不加油的環(huán)氧復合材料相比，其伸長率提高了50%，與不加纖維增強的普通環(huán)氧樹脂的延性水平相當。這一觀察結果表明，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)氧樹脂對劍麻纖維產生了更好的界面附著力，降低了水與環(huán)氧共混物和復合材料的接觸角，使得復合材料表面粗糙度下降。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3430608