羅布麻和苧麻纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源合理利用方面的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料憑借其質(zhì)輕、價(jià)廉、力學(xué)性能優(yōu)越、環(huán)保無(wú)污染等特性，已在汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。羅布麻纖維被稱為“野生纖維之王”，其除具備普通麻纖維的吸濕、透氣和良好的力學(xué)性能外，還兼具醫(yī)療保健、抗菌、抗紫外線等諸多優(yōu)點(diǎn)。聚乳酸，是一種生物可降解的熱塑性樹脂，主要原料乳酸來(lái)源于玉米等天然材料，具有對(duì)環(huán)境友好，可塑性好，易于加工成型等優(yōu)點(diǎn)；但是聚乳酸力學(xué)強(qiáng)度低，與麻纖

2、維復(fù)合制備的復(fù)合材料可以提高整體力學(xué)性能，并具有綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文在對(duì)羅布麻纖維的基本物化性能進(jìn)行表征的基礎(chǔ)上，以羅布麻纖維氈作為增強(qiáng)體、聚乳酸（Polylactic，以下簡(jiǎn)稱PLA）作為基體，采用層疊鋪層后熱壓成型的方法制備羅布麻纖維／PLA復(fù)合材料板，并同時(shí)確定了最優(yōu)的制備工藝參數(shù)；對(duì)上述復(fù)合材料板的機(jī)械性能、熱學(xué)性能及抗菌性能進(jìn)行測(cè)試和分析，并與苧麻纖維／PLA復(fù)合材料板的相應(yīng)性能進(jìn)行了比較。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)

3、羅布麻纖維的基本結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了測(cè)試和分析，具體包括：羅布麻纖維的橫、縱向微觀形態(tài)分析、纖維細(xì)度測(cè)試和單纖維力學(xué)性能、熱學(xué)性能測(cè)試和分析，并得出結(jié)論：羅布麻纖維橫截面呈不規(guī)則的多邊形或橢圓形，縱向有明顯的豎紋和橫節(jié)，纖維表面光滑、無(wú)卷曲；纖維較細(xì)，平均細(xì)度為3.5dtex；單纖維的平均斷裂強(qiáng)度較高，為8.3 cN/dtex，而伸長(zhǎng)較小，屬于低伸高模型；纖維的分解溫度為270℃，在270℃～330℃之間分解反應(yīng)最劇烈。⑵對(duì)羅布麻纖維、苧麻

4、纖維以及二者的纖維混合體即羅布麻50/苧麻50進(jìn)行開松、梳理成網(wǎng)和針刺加固，分別制備了羅布麻預(yù)針刺纖維氈、羅布麻主針刺纖維氈、苧麻主針刺纖維氈、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈；并通過(guò)熱壓成型法對(duì)上述四種纖維氈增強(qiáng)的PLA復(fù)合材料進(jìn)行制備，確定最終的熱壓成型參數(shù)為溫度180℃，壓強(qiáng)3 Mpa，熱壓時(shí)間5min。⑶對(duì)上述四種纖維氈增強(qiáng)的 PLA復(fù)合材料力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試和分析，結(jié)果表明，羅布麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸性能最好，拉伸強(qiáng)度

5、和拉伸模量分別比苧麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料高15.3％和60.1%，但彎曲性能最差，其彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別比苧麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料低21.8%和7.6%；進(jìn)一步通過(guò)掃描電鏡對(duì)斷面微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)羅布麻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷面中纖維的脫粘現(xiàn)象比苧麻增強(qiáng)復(fù)合材料的嚴(yán)重，這可能是由于羅布麻纖維表面較光滑，使纖維與樹脂界面粘結(jié)強(qiáng)度相比苧麻纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度較差，導(dǎo)致其彎曲性能較差。隨后也對(duì)復(fù)合材料的熱學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了相應(yīng)的表征

6、，發(fā)現(xiàn)四種纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料的整體熱學(xué)性質(zhì)相似。⑷為探究不同纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料的抑菌性，通過(guò)抑菌圈法，對(duì)比了三種復(fù)合材料（羅布麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料、苧麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料）對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果，結(jié)果表明，三種復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制效果由強(qiáng)到弱為：羅布麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料、苧麻主針刺纖維氈增強(qiáng)復(fù)合