麻纤维增强热塑性复合材料及其开发应用

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麻 纤 维 增 强 热 塑性 复合 材 料 及 其 开发 应 用
２１ ０ ０年 ５月
１ ２ ２ 力学性 能 ．．
是 热塑性 复合 材 料 的主 要工 艺 参 数 。其 中 ， 合物 聚 的熔融 黏度是 最 为重 要 的成 型 工艺 参 数 ， 决 定着 它 成 型工艺 状态 和产 品 性 能 。若 树 脂 熔 融 黏度 过 低 ， 树脂 基体 的过 渡 流 动将 导 致 不 能很 好 的覆盖 纤 维 ， 树脂 含量 过低 ， 响复合 材料 的性能 ； 影 若树 脂熔 融黏
关键 词 ：天 然 纤 维 ；亚麻 ；大麻 ；黄 麻 ； 热 塑 ；复合 材 料 ；应 用 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ ０ ０ ０ ８ ０ ０ ３— ９ ９ ２ １ ）３— ０ １— ４
目前 ， 环境 材 料 已成 为新 材 料 领 域 中 的一 个 新 的研 究方 向。在环 境 材 料 中 ， 然 纤 维 扮 演着 越 来 天
加 了其 附加 值 ， 广 了麻产 业在 世界 范 围 内的发展 。 推
图 １ 亚 麻 纤 维 的 Ｓ Ｍ 截 面 图 Ｅ
收 期： ０９ ５ ６ 稿日 ２０￣ － ２
作者简介 ：张璐 （ ９０ ） １８ ． ，女 ，在读博士 ，讲师 ，主要从事复合材料方面的研 究。
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已得 到复合材 料 工 业 界 的 广泛 关 注 … 。 因此 ， 究 研 天 然纤 维热 塑性 复合材 料 的开发 及应 用成 为 了必然
的趋 势 。 １２ 麻 纤维 的特 性 ．
１２ １ 化学 组成 与结构 ．． 麻 纤维 分为 细 胞 壁 和 细胞 腔 ， 胞 壁 主 要 由纤 细
２１ ０ ０年 第 ３期
玻 璃 钢 ／ 复 合 材 料
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麻 纤 维 增 强 热 塑 性 复 合 材 料 及 其 开 发 应 用
张 璐 ，黄 故
（ 津 工 业 大 学 纺 织 学 院 ，天 津 ３ ０ ６ ） 天 ０ １０
摘要 ： 目前 ， 环境材料 已成 为新 材料 领域 中的一个新 的研 究方向。在 环境材料 中， 然纤维扮 演 着越 来越 重要 的 角色。 天 高性能天然纤维及 其复合材料的研究 、 开发 与应用 已成为全球研 究热点。天 然纤维如麻 纤维具有许 多 突出的优点 ， 如来 源丰 富、 价格低廉 、 可再 生、 可降解 、 高比性 能等 ， 使其在 某些领域 成为玻璃 纤维的优 秀替代 品。本文介 绍 了亚麻 、 大麻 、 黄麻 、 等麻 类植 物的生长种植 情况 ， 结构性 能， 纤维增强热塑性复合材料的成型 工艺及其 开发 与应 用。 麻
。
纤维， 限制 了纤维在成 型过程 中的相对移动和气体 排出， 增大 了成 型 的 固结 压 力 … 。成 型 温度 是 热 塑
性 复合材料 的另 一个 重 要 工 艺参 数 。通 常 ， 塑 性 热
树脂 的成 型温 度 不 超 过 ４ ０ ， 高 的成 型 温 度 会 ２℃ 过
给成 型工艺 带来 很大 困难 。
的韧皮 纤 维有 亚 麻 、 麻 、 麻 、 大 苎 黄麻 等 。表 １ 出 列 了近几 年 世 界 上 几 种 主要 麻 纤 维 的产 量 ｊ 。可 以 看出， 近几 年来 亚麻 与 苎麻 的产量 迅猛 增加 ， 而其 他 麻类 产 品的产 量也 比较 稳 定 ， 为 麻 纤 维复 合 材 料 这 的发 展提供 了强有 力 的支 持 。 与此 同时 ， 纤 维 复 麻 合材料 的开 发应 用 也 扩 大 了麻 纤 维 的应 用 范 围 ， 增
在公元 １００年 的埃及 ， ００ 人们 已经 开 始种 植麻 ，
制作麻 布 。我 国也 是 古 代 重要 的麻 种 植 大 国 ， 的 麻
产量资源丰富 ， 品种有百余种之多。可以说 ，
麻 是一 种与人 类共 生 ， 与 之共存 的天然纤 维 。 并
麻 纤维 品种 比较 多 ， 然 纤 维 复合 材 料 上 采 用较 多 天
表 １ 世 界 主 要 麻 纤维 的产 量 单 位 ： ｔ
ห้องสมุดไป่ตู้
越重 要 的角色 。高性 能 天然纤 维及 其 复合材 料 的研
究、 开发 与应用 已成 为全 球研究 热 点 。究 其原 因 ， 是
因为 天然纤 维具 有许 多 突 出的优点 ， 资源 丰富 、 如 价 格低廉 、 可再 生 、 降解 、 价 比高 等 。与此 同时 ， 可 性 热 塑性树 脂 以其 质 轻 高 强 、 冲 击性 能优 于热 固性 复 抗 合 材料 、 型时 间短 、 料 可 回收 利 用 等 独特 特 点 ， 成 废
度过 大 ， 成 型过程 中流 动性不 好 ， 能很 好 的浸润 在 不
总 的来 说 ， 天然纤 维具有 较高 的强 度 、 模量 和 较
小 的密度 ， 常适 合 用 作 复 合 材 料 的 增 强 体 。表 ２ 非 给 出了部分麻 纤维 和玻 璃纤维 的力 学性 能
表 ２ 麻纤 维和玻璃纤维的力学性能
目前较 常用 的热 塑性树 脂 基体 有 聚 丙烯 （ Ｐ 、 Ｐ ）
聚 乙烯 （ Ｅ） 聚苯 乙烯 （ Ｓ 、 氯 乙 烯 （ ｖ 、 Ｐ 、 Ｐ ）聚 ｅ ｃ） 聚 酰胺 （ Ａ） 聚 甲醛 （ Ｏ 、 Ｐ 、 Ｐ Ｍ） 聚醚醚酮 （ Ｅ Ｋ） 。 ＰＥ 等 虽然天 然纤 维 的 力学 性 能 比较好 ， 是 天 然纤 但 维 的力学性 能很 不均 匀 ， 同纤维 不 同批次之 间 ， 相 同
维素、 半纤 维素 和木质 素 构成 ， 细胞 腔 内的物质 统称
为果 胶 。麻 纤 维 原 麻 中 ， 有 ４ ％ ～７ ％ 是 纤 维 约 ０ ５
１ 麻类 作 物 简介
ｉ １ 麻 类植 物的种 植 ．
素， 其余 的是 非纤 维素 成分 ， 通称 为胶 质 。
麻纤 维 的微 观结 构 比较 独 特 ， 的 横截 面为 中 它 空腔 ， 向有横 截 和 竖纹 。图 １为 亚 麻 纤 维 的 Ｓ Ｍ 纵 Ｅ 截 面图 。