国内外天然纤维增强复合材料的技术进展
天然纤维增强复合材料的性能及其应用_邹君
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前
言
的热点之一。本文就天然纤维增强复合材料 的一些性能及应用进行探讨。
纤维增强复合材料作为材料科学的一 个重要分支， 以其优异的性能取得了飞速发 展， 并且在社会各领域得到了越来越多的应 用。传统的纤维增强复合材料是由玻璃纤 维、 芳香族聚酰胺纤维或碳纤维等人造合成 纤维组成的，它们一般都存在着耗能大、 造 价高、 易造成环境污染等问题。与玻璃纤维 及碳纤维相比， 各种天然纤维（ 如麻纤维、 竹 纤维、 甘蔗渣纤维等） 具有价廉、 可回收、 可 降解、 可再生等优点， 其复合材料的研究与 开发应用， 近年来成为人们对材料研究开发 麻、 竹等含纤维素的天然植物具有质轻、 廉价易得的特点， 其化学组成以纤维素为主， 其次是半纤维素、 木质素、 甲胶等， 植物纤维 本身就是天然的复合材料。各种纤维具有各 自的性能优势，如麻的纤维长度是天然纤维 中最长的， 具有高强低伸的特性， 适合做复合 材料增强剂。麻类纤维的物理性能如表#$#%所 示。
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广西化纤通讯
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从表 # 中可知，虽然麻纤维的拉伸强度 和模量都比玻璃纤维低， 但是苎麻纤维的比 强度与玻璃纤维接近， 所以天然纤维完全可 以替代玻璃纤维， 作为制备环保型复合材料 的理想增强材料， 将之用来增强可降解塑料 基体， 制备可完全降解的环保型复合材料。 由于天然纤维的不均匀性和纤维与疏 水聚合物基体的不相容性， 对其在复合材料 中的增强作用还需进行更深入的研究。天然 纤维的不均匀性在于它在植物中的部位、 植 物生长地域和生长条件的不同而引起的组 成和结构差异。纤维素大分子的重复单元中 每一基环含有 $个羟基（ ， 这些羟基在分 %&’） 子内或分子间形成氢键， 并使植物纤维具有 纤维素的亲水 亲水性， 含湿率达 () —#!*+)。 性也是导致其在增强复合材料应用局限性 的一个重要原因。复合材料的性能取决于组 分的性能和组分间的界面相容性。纤维素类 聚合物中的羟基可与基体聚合物之间形成 强烈的分子间氢键、共价键或其它化学键， 但是纤维素中未反应羟基的吸湿性会引起 基体聚合物与纤维之间的粘附性变差， 这样 就使纤维素增强材料在使用过程中随时间 推移而解除键合。缺乏良好的界面粘合性所 导致的恶果是界面张力的增加， 材料多孔性 和环境降解的出现 。一般可通过对纤维进
基于纤维的复合材料的研究进展
基于纤维的复合材料的研究进展基于纤维的复合材料已经成为多领域应用的主流材料，这一领域正处于快速发展和改进之中。
随着科技的不断创新和工艺的不断完善，人们对其研究和应用的需求越来越高。
本文将从纤维材料、基体材料和结构设计等方面，介绍国内外基于纤维的复合材料的最新研究进展。
一、纤维材料的发展纤维材料作为复合材料中最为重要的组成部分，其性能直接影响到复合材料的力学性能、防护性能、导电性能、阻燃性能等，其发展一直是制约整个纤维复合材料发展的主要因素。
国内外大量的研究正朝着增强纤维的型号、长度、应力传递、界面结合以及表面改性等方向努力。
最近的研究表明，多孔的二氧化硅光子晶体光纤已经成为一种前沿的、高效的增强填料，因为它们具有高度可调的光子晶体结构、表面修饰和多孔性能，既延长了纤维的分布，又增强了和基体的黏合能力，同时同时还有较好的后处理性能。
石墨烯纳米纤维是一种新型的、高性能的增强材料，它具有超高的比表面积和高度晶化程度，能够为基体提供更均匀的强度，并且在合成过程中可以通过引入不同的元素实现多种掺杂。
现在，石墨烯纳米纤维被广泛应用于电催化、传感和电子器件等领域。
二、基体材料的进步基体材料是纤维复合材料的另一重要组成部分，其性能对复合材料力学性能、化学稳定性和耐久性等方面有着重要的影响。
如今，纳米复合材料、多层板、生物材料和无机氧化物等基体材料已经成为国内外研究热点。
纳米材料是基体材料中的一个重要方向，例如改性纳米纤维素、碳纳米管增强树脂和韦格纳纳米复合材料等。
此外，通过改变基体材料中的成分和结构，也可以调节基体材料的性能，例如烷基亲水性调节剂、溶胶凝胶法等方法，这些方法不仅能够优化基体材料本身的性能，还能够充分发挥纤维的强度和增强作用。
三、结构设计的突破结构设计是基于纤维的复合材料中最具挑战性、最有价值的研究领域，它是一个跨学科的综合性问题。
针对这一问题，各国专家学者从微观到宏观、从设计到制造、从理论到实验等方面进行了广泛的实验和研究。
纤维增强复合材料强度理论的研究现状与发展趋势破坏分析奥运会 评估综述
研究现状
1、纤维增强复合材料强度理论的基本原理和模型
纤维增强复合材料的强度理论主要涉及基体与纤维的界面强度、纤维本身的 强度以及纤维与纤维之间的协同作用等方面。当前，研究者们已经提出了多种强 度理论模型，如应力失效模型、应变失效模型、能量失效模型等，用于描述纤维 增强复合材料的强度行为。这些模型在一定条件下能够较好地预测和解释实验结 果，但各自仍存在一定局限性。
结论
本次演示对纤维增强复合材料强度理论的研究现状及发展趋势进行了全面评 估。通过对近年来相关文献的回顾和分析，总结了主要研究成果、方法与不足， 并探讨了未来研究方向和挑战。当前，纤维增强复合材料强度理论研究在多个领 域得到广泛应用，并不断发展完善。未来，随着新型纤维增强复合材料的不断涌 现和应用领域的扩展，强度理论仍需进一步深化和发展。
3、纤维增强复合材料强度理论的研究方法和技巧
近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，有限元分析（FEA）、 分子动力学模拟（MD）、扩展有限元法（XFEM）等数值方法在纤维增强复合材料 强度理论研究中得到广泛应用。这些方法可对纤维增强复合材料的细观结构进行 模拟，从而更准确地预测其宏观力学性能。此外，X射线衍射（XRD）、扫描电子 显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）
3、纤维增强复合材料强度理论研究中存在的问题和挑战
当前纤维增强复合材料强度理论研究仍存在一些问题和挑战，如：（1）界 面强度及其演化机理的深入研究；（2）多尺度、多层次耦合效应的准确模拟； （3）实验设计与真实工况条件的高度相似性等。为解决这些问题，需要广大科 研工作者不断探索新的理论和方法，同时加强跨学科合作与交流，共同推动纤维 增强复合材料强度理论的进步与发展。
2、纤维增强复合材料强度理论的应用前景和未来研究方向
高性能天然纤维复合材料及其制品研究与开发现状
FR P/CM 2000.No.21.高性能天然纤维的特点(1)麻和竹等天然纤维因其抗张强度比其他天然纤维高,可以称其为高性能天然纤维麻类纤维包括一年生或多年生草本双子叶植物的韧皮纤维,如苎麻、亚麻等,和单子叶植物的叶纤维如剑麻、凤梨麻等[1]。
麻纤维微观结构具有独特性,它的细胞长度和宽度根据不同种类从0.5×104μm ～5×104μm ,宽度为20～50μm 。
它的横截面为有中腔的腰圆形或多角形,纵向有横节和竖纹。
麻纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等组成(见表1[1]和表2[2],其机械性能随其生长条件和种植时间不同而变化,但因其组成和结构特点及连续长度较长等原因,在天然纤维类材料中具有较高的强度和可加工性,用于衣着、装饰或特殊产业制品,具有较好的吸湿性和透气性。
麻类纤维的微结构表现出典型的复合材料特征,这说明麻类纤维是天然的复合材料。
几种主要的麻类纤维与玻璃纤维性能的比较列在表3中[3,4]。
*第一作者:肖加余,Tel :(0731)4505459,e -mail :jy xiao @.竹类等天然多相材料体系,按复合材料的广义定义,也属于复合材料范围[5]。
竹具有众多复合材料的特性。
首先,竹具有复合材料的组成特点。
从组成竹的分子的尺度来分析,竹由纤维素,木质素和半纤维素组成(如表1所示)。
从细观尺度分析,竹材是由作为承载元件的纤维(维管束厚壁细胞,长约1000～3000μm ,直径约10～30μm )和起粘结和传载作用的基体(薄壁细胞)组成。
竹材的承载能力主要靠由基体粘结起来的纤维提供。
其次,竹具有各向异性这一典型的复合材料特性。
竹材中的维管束厚壁细胞即竹纤维沿竹的轴向比环向排列较多,这使得其轴向的性能比其环向的性能要高。
竹节部位纤维少,分布不规则,且空隙较多,其性能只有节间值的50%。
竹外层有蜡状物,而内层细胞呈杂乱状。
第三,与一般的复合材料不同,竹材还是一种天然的性能梯度分布复合材料。
天然纤维增强材料的制备与性能研究
天然纤维增强材料的制备与性能研究近年来，人们开始对天然纤维增强材料的制备与性能进行研究。
随着人们对环境保护的重视，生态友好型的天然纤维材料逐渐受到人们的关注和欢迎。
天然纤维作为一种具有生物分解能力的生态材料，其应用具有很高的环保意义和社会价值。
本文将着重探讨天然纤维增强材料的制备和性能研究。
一、天然纤维增强材料的制备技术目前，天然纤维增强材料的制备技术主要包括机械加工、化学处理和物理加工等三种方法。
1. 机械加工法机械加工法是将天然纤维加工成纤维束或纤维片，再与热固性树脂或热塑性聚合物制成增强材料。
机械加工法制备过程中，需要对天然纤维进行研磨、拉伸、剪切等一系列加工，使其具有较好的纤维定向性和一定的拉伸能力，从而提高增强材料的力学性能。
2. 化学处理法化学处理法主要是采用化学方法对天然纤维进行表面处理，使其表面具有亲水性和可粘性，并增强其与树脂界面的粘结能力。
目前，较为常用的化学处理剂包括硫酸、碱性过氧化物、纤维素酯类和胺类等。
3. 物理加工法物理加工法主要是采用热压、挤出等物理方法将天然纤维与树脂粘合成为增强材料。
物理加工法可以提高天然纤维增强材料的加工效率，也可以大幅度降低维护和维修成本。
但物理加工法在制备过程中需要注意温度、压力和损失等因素，以保障增强材料的质量。
二、天然纤维增强材料的性能研究天然纤维增强材料的性能研究主要包括力学性能、热性能、水分吸收性和生物降解性等方面。
1. 力学性能天然纤维增强材料在经过化学处理和物理加工后，强度和模量等力学性能得到了极大的提升。
研究发现，天然纤维增强材料在拉伸、弯曲和剪切等力学测试中具有很高的强度和刚度，可以用于制造汽车、船舶、建筑和其他机械材料等领域。
2. 热性能天然纤维增强材料的热性能随材料的不同而异。
通常来说，天然纤维增强材料具有较低的热导率和良好的隔热性能，可以被用作制造绝热材料和保温材料，满足特定的应用需求。
3. 水分吸收性天然纤维增强材料具有一定的水分吸收性。
天然纤维增强复合材料的应用及发展前景
天然纤维增强复合材料的应用及发展前景文 | 郭耀伟 蔡 明Application and Development Prospect of Natural Fiber ReinforcedPlasticsAbstract: Natural fiber reinforced plastics (NFRP) is a new type of material that uses natural fibers and a thermoplastic resin matrix or a thermosetting resin matrix to compound. Natural fibers have a unique position in the field of composite materials for their advantages, including low density, good specific modulus performance, good sound insulation effect, recyclability and low price. Therefore, the use of natural fibers as reinforcing materials to prepare composite materials, that is, the sustainability of composite materials, has become one of the development directions of composites science and technology. At present, green composites reinforced by natural fibers have been applied in many industries, including automotive, construction, aviation, rail transit, and sporting goods.Key words: natural fiber; composites; chemical composition; mechanical performance; design method摘要：天然纤维复合材料（NFRP ）是利用天然纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料。
(整理)天然纤维复合材料的应用与发展.
天然纤维复合材料的应用与发展现在，复合材料已成为材料领域中的佼佼者，高性能的天然纤维复合材料更是扮演着越来越重要的角色，它的开发与应用及发展已成为全球研究的热点。
究其原因，是因为天然纤维复合材料具有许多突出的优点，来源丰富、价格低廉、可再生、可降解、高比性能等。
天然纤维复合材料的优点：⑴出色的物理性能：特有的力学性能、良好的热性能、隔音绝缘、低密度、降低工具磨损、优异的成型性以及安全的碰撞表现（无裂缝）⑵无毒、环保，有助于工作环境更健康、更安全。
⑶低成本，容易获得。
⑷因为可与玻璃纤维采用相同的工艺、工具、员工、设备、控制装置和技术，因而可实现简单的替代。
（二）分布地区：生产天然纤维的主要地理区域分布在欧洲、非洲、北美、南美、亚洲、太平洋西南岸等，这些增强材料的主要制造商都在发展中国家，成本较低。
天然纤维复合材料是利用天然纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料，与玻璃纤维增强复合材料相比，具有密度低、隔音效果好、比性能高、可回收、人体亲和性好等优点。
广泛应用于汽车工业、建筑工业、日用消费品等领域。
天然纤维复合材料在几千年前就有应用。
我国在2000年前，就出现了用麻丝和大漆构成的漆器，且流传至今。
利用天然纤维、天然或合成树脂进行复合的研究与开发具有较长的历史。
20世纪90年代以后，随着“生态意识”的觉醒，人们对环境保护、卫生健康越来越重视，天然纤维如麻、竹、木材、稻草、麦秸、椰壳纤维等，因其具有质轻，价廉，易得，可生物降解。
对环境无污染等特点引起人们开发应用的兴趣。
天然纤维复合材料的研究成了复合材料研究的热点之一。
天然纤维复合材料的应用领域非常广泛，如建筑用膜材，汽车及装饰用材料，包装用材料与家具等其他方面的用材。
奔驰公司称，将天然纤维复合材料应用于汽车上，可减重10%。
制造同类产品可节能80%，价格比玻璃纤维增强材料降低5%，亚麻，剑麻，椰壳纤维，棉花和大麻已用于制作装潢材料、门板、书架等。
复合材料用天然纤维的化学处理研究进展
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第47卷，第4期2019年4月V ol.47，No.4Apr. 2019138doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2019.04.028复合材料用天然纤维的化学处理研究进展徐定红，周颖，何玮頔，伍宏明，郭建兵(国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳 550014)摘要：分类总结最近几年用于天然纤维增强复合材料的常用不同化学改性方法，包括常用的碱处理、硅烷偶联、乙酰化、苯甲酰化、丙烯酸化与马来酸酐接枝处理，也包含异氰酸酯化、高锰酸盐氧化等方法。
这些化学方法可通过改善纤维表面，提高纤维表面和聚合物基体之间的粘合力，进而改善复合材料的力学性能，降低材料的吸水性。
关键词：天然纤维；复合材料；羟基化学处理中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2019)04-0138-06Progress in Chemical Treatment of Natural Fiber Reinforced Composites Using Natural FibersXu Dinghong ， Zhou Ying ， He Weidi ， Wu Hongming ， Guo Jianbing(National Engineering Research Center for Compounding and Modi fication of Polymeric Materials ， Guiyang 550014， china)Abstract:The different chemical modi fication methods used in natural fiber reinforced composites in recent years ，including common alkali treatment ，silane coupling ，acetylation ，benzoylation ，acylation and maleic anhydride, branch treatment also includes methods such as isocyanato and permanganate oxidation were summarized. These chemical methods improve the mechanical proper-ties of the composite and reduce the water absorption of the composite by improving the surface of the fiber and increasing the adhe-sion between the surface of the fiber and the polymer matrix.Keywords ：natural fiber ； composite ； hydroxyl chemical treatment 天然纤维增强复合材料由天然纤维作为增强材料和聚合物作为基体组成。
天然纤维在复合材料增强领域中的机遇与挑战
１ 三种发展方 向能够达到这种 目标
（）提倡生态 设计 ； １ （）提倡技术领域中材料 的循环利用； ２ （）提倡生物材料的使用 。 ３ 后两个 目 标是所谓的生态材料发展 的部分 。 这些材料对环境影响最小， 但最有助于背景下， 自 来 可再生和可循环资源的材料 （ 如生物材料 ） ，已经出现在工业领域。 在这些材料中，天然纤维为复合材料行业提供了重要 的机遇。
－
３ ２・
维普资讯
的茎类纤维； 或诸如椰子壳纤维的水果纤维。 植物纤维 由埋在半纤维素和木素基体中的纤维 素 （ 具有很高的拉伸强度 ）组成。 （） ３ 矿物纤维，石棉纤维是矿物纤维的主要一种。
天然纤维的主要优点： 易生物降解， 二氧化碳排放量低， 隔热、隔音性能优，比模量高。 它们也存在一些缺点：吸湿性高，耐热性差，质量不稳定和尺寸稳定性差 。 虽然天然纤维根
从整体上标准化它的供给。 然而，机遇主要在于更多的了解这些材料，它们的性能，它们现在和潜在 的应用 以及
它们 的生产 工 艺要求 。
（ Ｊ Ｃ》 ２ ０ ，Ｎｏ２ ： ３ 一 ） 《Ｅ ０６ ．５ Ｏ３１
・
３ － ４
体进入植物纤维中。 最终的产品是质量轻、 机械性能优，但只能制造简单的形状。在汽车行
业的主要应用是制造车 门内部的部件。
１％－０ ０ － ％植物纤维 （ ６ 大麻或亚麻，及其它类型 ）增强的聚丙烯混合物经常采用注塑模
成型工艺。产品可被制造成复杂的形状 主要应用在汽车结构部件或工程部件 。 迄今为止， 聚丙烯是应用最广的聚合物树脂 ， 虽然其他热塑性树脂 （ 如聚乙烯或尼龙 ）
例如 ，毛纤维能满足隔热的功能但没有好 的机械性能，而来 自茎、叶子和水果的植物
新型纤维增强复合材料的研究与应用
新型纤维增强复合材料的研究与应用随着科技的不断进步，新型材料的研究和应用也日益受到关注。
在众多新材料中，纤维增强复合材料因其独特的性能和广泛的应用领域而备受瞩目。
本文将探讨新型纤维增强复合材料的研究进展以及其在不同领域的应用。
首先，我们来了解一下什么是纤维增强复合材料。
纤维增强复合材料是由纤维和基体组成的复合材料。
纤维通常由高强度的材料制成，如碳纤维、玻璃纤维和聚合物纤维等。
而基体则是固化剂和填充剂的混合物，可以是树脂、金属或陶瓷等。
这种复合材料的独特之处在于纤维的高强度和基体的韧性相结合，使其具有优异的力学性能和耐久性。
在纤维增强复合材料的研究中，碳纤维是一个热门的研究方向。
碳纤维具有轻质、高强度、高刚度和耐腐蚀等特点，因此在航空航天、汽车制造和体育器材等领域有广泛的应用。
然而，碳纤维的生产成本较高，且在高温和湿度环境下容易发生氧化和脆化。
因此，研究人员致力于改进碳纤维的制备工艺和增强效果，以提高其性能和降低成本。
除了碳纤维，玻璃纤维也是常用的纤维增强材料。
玻璃纤维具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性和低成本等优点，广泛应用于建筑、电子和船舶制造等领域。
然而，玻璃纤维的强度和刚度相对较低，且容易破碎。
因此，研究人员正在探索如何改善玻璃纤维的性能，并寻找更好的替代材料。
在纤维增强复合材料的应用领域中，航空航天是一个重要的领域。
由于纤维增强复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点，使其成为制造飞机和航天器的理想材料。
纤维增强复合材料的应用可以减轻飞机的重量，提高燃油效率，同时增加飞机的结构强度和抗冲击性能。
此外，纤维增强复合材料还可以用于制造航天器的外壳和热屏障材料，以保护航天器免受高温和高速空气流动的影响。
除了航空航天领域，纤维增强复合材料还在汽车制造、建筑和体育器材等领域得到广泛应用。
在汽车制造中，纤维增强复合材料可以减轻汽车的重量，提高燃油效率，并增加车辆的安全性能。
在建筑领域，纤维增强复合材料可以用于制造高强度和耐久性的结构材料，如桥梁、楼梯和墙板等。
[国内外天然纤维增强复合材料的技术进展] 连续纤维增强复合材料
![[国内外天然纤维增强复合材料的技术进展] 连续纤维增强复合材料](https://img.taocdn.com/s3/m/877f203c0029bd64793e2c4e.png)
天然纤维增强复合材料是产业用纺织品领域的一个重要研究课题。
由于取材于可再生原料，对环境危害小，且具有优良的加工性能和声学特性，近年来在欧美地区发展较快。
本文主要介绍了以麻纤维为增强相的复合材料的加工技术、性能特点及成本优势，并探讨了开发生物复合材料的可能性。
Composite reinforced with natural fibers is a significant topic for technical textiles industry. Due to its recyclable raw materials with few environment effects, along with good processability and acoustic characteristic, this kind of material has got a rapid development in some developed regions. This article primarily introduced components with several bast fibers and leaf fibers, in terms of process technology, features, performances and cost advantages, and researched the feasibility of developing biocomposites as well.天然植物纤维是增强复合材料可选择的原料之一，自2005年以来一直保持着 10% ～15% 的年增长率。
植物纤维密度较低，仅有 5 g/cm3左右，具有节省物料消耗的潜力。
以平均值计算，天然纤维增强复合材料的能源消耗比玻璃纤维要低 60%。
天然纤维复合材料具有优良的加工性能和声学特性，并在很多方面超越玻璃纤维增强材料，如很好的生命循环特征等。
天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料的研究进展
2017年第36卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3751·化 工 进展天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料的研究进展徐冲，张效林，丛龙康，邓祥胜，金霄，聂孙建（西安理工大学印刷包装与数字媒体学院，陕西 西安 710048）摘要：聚乳酸（PLA ）以其优异的生物降解性在可降解材料领域备受关注，然而其脆性、热稳定性以及相对较高的价格限制了其应用领域。
采用天然纤维增强PLA 复合材料是改善PLA 力学及热稳定性能的有效途径之一。
本文综述了国内外对天然纤维增强聚乳酸基可降解复合材料的研究现状及新进展，讨论了动物纤维、植物纤维改性聚乳酸复合材料的性能、技术方法及潜在应用领域。
此外，论文综述了PLA/植物纤维复合材料降解的研究进展，展望了PLA/天然纤维复合材料在降低PLA 复合材料成本、提高力学性能并保持生物降解性能等方面的发展前景。
关键词：聚乳酸；复合材料；天然纤维；力学性能；可生物降解中图分类号：TQ327 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）10–3751–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0123Progress of natural fiber reinforced polylactic acid biodegradablecompositesXU Chong ，ZHANG Xiaolin ，CONG Longkang ，DENG Xiangsheng ，JIN Xiao ，NIE Sunjian（Faculty of Printing ，Packing Engineering and Digital Media Technology ，Xi’an University of Technology ，Xi’an710048，Shaanxi ，China ）Abstract ：Polylactic acid is very attractive in the field of biodegradable materials ．However ，due to the limitation of the molecular chain structure of PLA ，its flexibility is poor and the material is brittle which make the PLA polymer unsuitable for many applications ．The mechanical and thermal stability can be improved by reinforcing it with natural fibers. This paper reviewed the research status and new progress of natural fiber reinforced polylactic acid biodegradable composites in domestic and overseas ，and discussed the properties ，technical methods and potential applications of polylactic acid composites modified by animal fiber and plant fiber ．In addition ，this paper reviewed research progress of the degradation of PLA/plant fiber composites ．The development prospects of PLA/natural fiber composite such as reducing the cost of PLA composite materials ，improving the mechanical properties and the biodegradable properties, was also predicted ． Key words ：polylactic acid ；composite materials ；natural fiber ；mechanical properties ；biodegradable随着人们生活水平的逐渐提高，对资源的需求也不断增加。
苎麻纤维增强复合材料的研究
苎麻纤维增强复合材料的研究苎麻纤维是一种天然纤维，具有良好的力学性能和环境友好性，近年来得到了广泛的研究和应用。
尤其是在复合材料领域，苎麻纤维被广泛探讨用于增强复合材料的制备。
本文主要综述了苎麻纤维增强复合材料的研究进展。
首先，研究者通过化学处理和物理处理的方法对苎麻纤维进行表面改性，增强其与基体材料的结合力。
常用的表面改性方法包括碱处理、酸处理、酶处理和表面涂覆等。
碱处理是最常用的方法，可以改善纤维表面的润湿性和亲水性，增强纤维与基体材料之间的结合力。
同时，采用物理处理方法如超声波处理、等离子体处理等，可以进一步增强苎麻纤维与基体之间的结合力。
其次，研究者还通过掺杂和复合改性的方法对苎麻纤维进行增强。
通过掺杂其他纤维材料如玻璃纤维、碳纤维等，可以提高复合材料的力学性能和热稳定性。
通过复合改性，将纤维与纳米材料如纳米粒子、纳米管等进行结合，可以提高复合材料的力学性能和导热性能。
此外，还可以通过表面包覆或填充纤维纳米复合材料来改善苎麻纤维的界面性能。
再次，研究者还对苎麻纤维进行了不同制备工艺的研究。
常用的制备工艺包括手工纺纱、喷丝纺纱、湿旋纺纱、水解纺纱等。
这些工艺可以有效提高苎麻纤维的纤维质量和纤维长度，从而提高复合材料的力学性能。
最后，研究者还对苎麻纤维增强复合材料的力学性能和热性能进行了系统的表征和测试。
通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等方法对复合材料的力学性能进行评价。
同时，通过热重分析、差示扫描量热、热导率测试等方法对复合材料的热性能进行评价。
总的来说，苎麻纤维增强复合材料的研究已经取得了很大的进展。
然而，仍然存在一些挑战和问题需要解决，如纤维与基体的界面黏结强度、纤维的分散性和纤维的表面润湿性等。
未来的研究方向可以进一步探究苎麻纤维的功能化改性、纤维复合材料的制备工艺优化以及复合材料的循环利用等。
自然纤维增强生物基复合材料的研究进展
自然纤维增强生物基复合材料的研究进展随着全球工业化的快速发展，对于资源的需求日益增加。
因此，生产出可再生、可持续的材料变得十分重要。
自然纤维增强生物基复合材料，在最近几十年中，在工业和科学界中迅速发展。
这种复合材料减少了对化石燃料的需求，同时有助于减少环境污染。
本文将着重研讨自然纤维增强生物基复合材料的研究进展。
一、什么是生物基复合材料？生物基复合材料可以看作是由生物质来源制成的材料，其基础材料通常来源于植物或动物。
这种复合材料被广泛用于食品包装和医疗领域，但在最近几年中，其在机械工业和建筑工业中的应用也越来越多。
因为它不仅使用了可再生性材料，同时也减少了对化石燃料的依赖性。
二、自然纤维自然纤维可以是一个很好的材料选择，它通常可以从植物或动物的纤维中提取得到。
自然纤维比化学纤维更健康，更环保，更可持续。
自然纤维的发展是一个广阔的领域，它包括了设备改进、工艺改进、材料改进等方面。
随着时间的推移，各种形式的新的自然纤维材料都被开发了出来。
三、自然纤维增强生物基复合材料自然纤维增强生物基复合材料可以看作是一种新型可再生、可持续的材料。
这种复合材料通常是将自然纤维与生物基基质（如淀粉）混合在一起形成的。
这种材料能够减少对化石燃料的依赖性，并对环境减少污染起到积极的作用。
在最近几十年中，自然纤维增强生物基复合材料在工业和科学界中得到了广泛的应用。
四、自然纤维增强生物基复合材料的性能自然纤维增强生物基复合材料的性能通常受到很多因素的影响，例如变形、强度、温度等。
同时，它也受到生物基基质的影响，因为生物基基质通常是在高温下形成的，这会影响到材料的结构和性能。
自然纤维增强生物基复合材料的强度和刚度通常比同等重量的纯生物基材料高，因为自然纤维的角质层能够增加材料的强度和延展性。
五、对自然纤维增强生物基复合材料的发展和应用自然纤维增强生物基复合材料的发展和应用在未来几十年中将会得到越来越广泛的应用。
目前，这种材料已经被广泛地用于家具制造、车辆和建筑行业中。
天然植物纤维增强环氧树脂复合材料研究进展
摘要：本文综述了近年来国内外利用天然植物纤维为增强体，制备环氧树脂基复合材料的研究概况。全 文对增强体天然植物纤维的种类、纤维表面改性方法、基体环氧树脂体系、天然植物纤维环氧树脂基复合 材料的成型工艺以及复合材料性能测试方法做了全面的综述。总结了研究中存在的问题，同时对天然植物 纤维增强环氧树脂基复合材料的发展应用，提出了自己的观点。 关键词：天然植物纤维：增强：表面敢性：环氧树脂：复合材料
Ｚｈｉ
Ｒｏｎｇ等啪１将剑麻在空气循环干燥烘箱中１５０＂Ｃ下热处理４ｈ，与
未处理的剑麻纤维相比，结晶度由６２．８％增加到６６．２％，拉伸强度由３９１．ＩＭＰａ增加到５３５．ＩＭＰａ， 断裂伸长率由２．５％增加到３．５％。闫红芹等婚¨对竹纤维进行热处理试验，得到断裂强度、断裂伸 长、模量、断裂功的保持率与热处理温度和热处理时间的关系。结果表明，在温度不超过１２０℃时 温度对竹纤维力学性能的影响不大，但在高温下较长时间处理后各项力学性能显著变坏，温度和 时间对竹纤维的力学性能都有衰减作用，温度的影响要大于时间的影响。因此，适当温度下的热 处理能有效去除天然植物纤维的游离水，降低结合水含量，一定程度上提高了纤维的结晶度和纤 维强度，能避免复合材料生产过程中因水份的存在而产生气泡等缺陷导致的复合材料性能下降。 １．１．３碱处理法 碱处理或丝光化处理法是天然植物纤维处理最有效的方法之一。该处理方法能使天然纤维中的 部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质溶解以及微纤旋转角减小，分子取向度提高。一方面， 纤维表面的杂质被去除，纤维表面变得粗糙，纤维与基体之间黏合能力增强；另一方面。碱处理导 致纤维微原纤化，纤维的直径降低，长径比增加，纤维的强度和模量升高，纤维的氢键断裂，同时 与基体的有效接触表面增加。对于木纤维，常采用在２３℃下１７．５％ＮａＯＨ溶液浸泡４８ｈ来处理；对 于黄麻纤维，用２５％ＮａＯｌｉ溶液在２０℃下处理２０ｍｉｎ，可使黄麻纤维纱线的拉伸强度提高２０％，拉 伸模量提高５０％。 Ｂａｃｈｔｉａｒ等ｎ８１研究了碱处理对糖棕榈纤维增强环氧树脂复合材料拉伸性能的影响。试验采用 ０．２５Ｍ和Ｏ．５Ｍ两种浓度的ＮａＯＨ对糖棕榈纤维分别处理ｌｈ、４ｈ和８ｈ，将经过处理的纤维与环氧树脂 复合；通过扫描电镜分析发现，经过碱处理的糖棕榈纤维与基体环氧树脂间的界面连接并没有受到 很大的影响，而碱处理后纤维环氧复合材料与未处理纤维环氧复合材料比拉伸强度得到了明显提高， 碱处理法能提高糖棕榈纤维增强环氧树脂复合材料的拉伸性能。Ｉｓｌａｍ等Ｈ副采用５ｗｔ％ＮａＯＨ和２ｗｔ％ Ｎａ２Ｓ０３水溶液１２００Ｃ下处理工业大麻１ｈ，水洗烘干后将纤维与环氧树脂复合，通过单丝拉出测试 纤维与基体树脂的界面剪切强度以及对复合材料的其它机械性能测试发现，碱处理法增加了纤维与 基体间的界面剪切强度，同时复合材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率均得到提高。Ａｒｎｏｌｄ等 啪１采用０．０６Ｍ ＮａＯＨ处理剑麻纤维，经处理的纤维分别与聚酯树脂和环氧树脂复合，结果发现经碱 处理的剑麻纤维与未经处理的相比，剑麻聚酯基复合材料的拉伸强度从２２２．６ＭＰａ提升到２８６．０ＭＰａ， 增加了２８．５％，而与环氧树脂复合材料的拉伸强度从３２９．８ ＭＰａ提升到３３５．４ ＭＰａ，只增加了１．７ ％。碱处理对剑麻纤维环氧复合材料的拉伸强度没有产生重要影响，处理纤维对环氧复合材料的疲 劳寿命也没有显著影响。Ｎｅｗｍａｎ等ｎ埘用１ ｗｔ．％ＮａＯＨ水溶液在３０ ０ｃ下处理新西兰麻叶纤维，脱除 纤维中的乙酰基。脱乙酰化作用引起纤维细胞的形态改变，减缓了水分通过复合材料的运动，对复 合材料的弯曲硬度和强度没有直观的影响。有研究认为，天然乙酰化是叶纤维酸度的来源以及导致 结构多糖水解和强度损失的主要因素。用稀碱溶液脱乙酰化法被认为是比较经济的预防复合材料在 使用过程中降解的方法。 １．２天然植物纤维的化学改性 １．２．１界面偶合改性
2024年纤维增强复合材料市场发展现状
2024年纤维增强复合材料市场发展现状引言纤维增强复合材料是一种以纤维作为增强相和树脂等矩阵材料作为基质相的复合材料。
它具有优异的特性，如高强度、高刚度和低比重等，因此在许多领域得到广泛应用。
本文旨在介绍纤维增强复合材料市场的发展现状，分析市场规模、应用领域和发展趋势等。
市场规模纤维增强复合材料市场自20世纪60年代开始迅速发展，目前已经成为全球最具潜力的市场之一。
根据市场研究公司的数据，2019年全球纤维增强复合材料市场规模达到了1000亿美元，预计未来几年将保持高速增长。
应用领域纤维增强复合材料在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：1.航空航天领域：纤维增强复合材料的高强度和轻量化特性使其成为飞机和航天器的理想材料。
大型商用飞机的机身、翼面和尾翼等部件中广泛采用纤维增强复合材料。
2.汽车工业：为了提高汽车的燃油效率和减少尾气排放，纤维增强复合材料被广泛应用于汽车车身和零部件制造中。
这些材料具有良好的强度-重量比，可以降低整车的重量。
3.建筑领域：纤维增强复合材料在建筑领域中得到越来越广泛的应用，如建筑结构、外墙板、屋顶和地板等。
这些材料具有优异的耐候性和耐腐蚀性能，能够提高建筑物的安全性和耐久性。
4.体育用品制造：纤维增强复合材料在体育用品制造中非常常见，如高尔夫球杆、网球拍和自行车框架等。
这些产品因为采用复合材料而具有较大的刚度和耐用性。
发展趋势纤维增强复合材料市场在未来几年中仍然具有很大的发展潜力。
以下是几个发展趋势：1.新材料研发：随着科学技术的进步，新型纤维增强复合材料的研发正在加速。
新材料具有更高的强度、更低的成本和更好的加工性能，将推动市场的进一步发展。
2.环保材料需求增加：纤维增强复合材料在汽车、航空等行业中的环保特性受到越来越多的关注。
随着环保意识的提高，对环保型纤维增强复合材料的需求将大幅增加。
3.3D打印技术应用：3D打印技术在纤维增强复合材料制造中的应用越来越广泛。
天然纤维复合材料的制备及应用研究
天然纤维复合材料的制备及应用研究近年来，随着人们环保意识的不断提高，天然纤维复合材料作为一种具有环保属性的新材料，越来越受到人们的青睐。
其制备技术的不断发展和应用领域的扩大，也使得这种材料成为了未来环保材料领域的一个重要发展方向。
一、天然纤维复合材料的基本概念天然纤维复合材料是由天然纤维和树脂等多种材料组成的一种新型环保材料。
天然纤维是指植物纤维和动物纤维，如木材、竹子、麻类、棕榈类和动物纤维（如丝绸、羊毛等），它们具有良好的机械性能和生物降解性能。
目前，常用的树脂材料有聚酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂等。
天然纤维和树脂通过特异的工艺加工得到精密及制品，具有优良的力学性能和生物降解性能。
二、天然纤维复合材料的制备技术1.天然纤维的处理对于天然纤维来说，在制备天然纤维复合材料之前，需要对天然纤维进行处理。
常用的天然纤维处理方法有化学方法、物理方法和生物方法等。
化学方法是指采用酸碱等化学试剂来处理天然纤维，强度较高。
物理方法主要是通过力学剪切等操作实现天然纤维的表面增加粗糙度和表面增加密度等机理。
生物方法是指利用微生物、酶等生物体对天然纤维进行处理，也可以提高天然纤维的可用性。
2. 材料选取在制备天然纤维复合材料过程中，不同的树脂材料选取会对复合材料的力学性能产生影响。
经常使用的树脂材料包括聚丙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯等。
3. 添加剂的注入在天然纤维复合材料的制备过程中，常为添加剂进行除湿、筛选、筛入料仓、注入等步骤。
注入须在掌握加注量、温度、压力、温度、加注封口、抗老化剂等多维条件下，在快速装填与慢放型多种复合模式之间进行匹配，以保证成品质量的稳定和完好。
三、天然纤维复合材料的应用研究1. 车辆工业目前，天然纤维复合材料被广泛应用于车辆工业领域，例如汽车、火车等。
这一领域需要材料具有较高的强度和刚性，并且要求材料能够承受各种不同的强度和负荷。
2. 建筑工业天然纤维复合材料还被广泛应用于建筑工业领域，例如房屋建筑、桥梁建筑等，用于制作各种重要的建筑构件，如梁、柱等。
天然纤维复合材料
天然纤维复合材料天然纤维复合材料是一种由天然纤维和树脂等多种材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、环保等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
本文将从天然纤维复合材料的定义、特点、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。
天然纤维复合材料是指以天然植物纤维（如木质纤维、麻类纤维、棉类纤维等）为增强材料，与树脂基体材料（如环氧树脂、酚醛树脂等）进行复合加工而成的一种新型材料。
与传统的玻璃纤维、碳纤维复合材料相比，天然纤维复合材料具有重量轻、成本低、资源丰富、易回收等优点，符合现代社会对环保、可持续发展的要求。
天然纤维复合材料的特点主要包括轻质高强、吸声隔热、抗冲击、易加工等。
由于天然纤维本身具有较高的拉伸强度和模量，因此制成的复合材料具有较高的强度和刚度，能够满足不同领域对材料强度的要求。
同时，天然纤维复合材料还具有良好的吸声隔热性能，能够有效减缓声波传播和热量传递，适用于建筑材料、汽车内饰等领域。
此外，天然纤维复合材料还具有良好的抗冲击性能，能够有效吸收冲击能量，保护设备和人员的安全。
与此同时，天然纤维复合材料还具有良好的加工性能，可以通过成型、注塑、压制等工艺制成不同形状的制品，满足不同领域的需求。
天然纤维复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料、家具制造等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，天然纤维复合材料由于其轻质高强的特点，被广泛应用于飞机机身、内饰件、螺旋桨等部件的制造，能够有效降低飞行器的自重，提高飞行器的燃油效率。
在汽车制造领域，天然纤维复合材料被用于汽车车身、内饰件、车门等部件的制造，能够降低汽车整车重量，提高汽车的燃油经济性。
在建筑材料领域，天然纤维复合材料被用于地板、墙板、天花板等建筑材料的制造，能够提高建筑材料的强度和隔热性能。
在家具制造领域，天然纤维复合材料被用于家具的制造，能够生产出轻质、环保的家具产品。
未来，随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，天然纤维复合材料将会迎来更广阔的发展空间。
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黻
玻璃纤维
黄 麻 剑 麻 大 麻
亚 麻
维２ ０～ ３ ａ 两维 无序 （Ｄ ａ ｄ ｍ） 向纤维 ７ ～ １ ０ＧＰ ， ２ Ｒ ｎｏ 取 １
图 １ 植物纤维结构示意 图
玻 璃 纤维 是 增强 复合材 料 的 主要 原料 品种 。 高性 能 而
亚 麻 、 麻 纤维 的 抗 拉 刚性 要 优 于 玻璃 纤 维 ， 荨 机械 性 能 也 与 玻璃 纤 维 相 似 。麻纤 维 与其 他 天 然 纤维 一 样 ， 当处 于 激 烈 震 荡条 件下 时 易于 出现 断 裂 ， 维大 分 子 轻 度滑 移 ， 纤 表
维 素 微 细 组 织
于纤维 含量 、 空隙度 、 维取 向度 、 纤 纤维及 基质的特 性 。 以典 型的热 塑性 聚合物Ｐ 为例 ， Ｐ 以其作 复合材料 基质，
单一 Ｐ 聚合 物 密度 为 １ ／ 刚性 指 标 １ Ｐ 。 Ｐ ． ｇｃ ， ０ ｍ ． Ｇ ａ 实验 ５ 结 果 显 示 ， 其 他条 件 设 定 好 的状 态下 ， 在 将植 物 纤 维 置于 ３种 取 向态 时， 其复合材 料 刚性 的最 大值 分 别为 ： 取 向纤 单
居 中
需改进 成 本高昂 ．加 成本高 ：刚性．耐 方面 工 性要求高
使用面待开发
具 有 吸 水 性 机械性能不足
和 常用 的玻 璃 纤维 相 比 ， 作为增 强 复合材 料 的 植物 纤
维 通常具 有 以下 特点。 （） 物纤 维复合材 料 的机 械特点 １植
一
般说 来 ， 植物 纤 维 复合材 料 机 械性 能 的 变化 ， 取决
复合材 料 的弹性 和 断裂 强度指 标 取决 于增 强纤 维含量 及其 取 向度 。 同类 纤维 材 料 的物 理性能 同其化 学组 成 、 构、 结 纤 维含量 、 微原纤 维角 、 维截面 及聚合度变化 有关 。 纤
刚性 质轻 ； 好 低 密度 ，可 似 ｊ高强 力 ． 具有可完全烧蚀 最 具商业化 的 塑 性 和 韧 性 好 可 能 性 热性有提升空间 高 刚 性 ．成本 性 能
２ ２ ０ ０ ４０ — ８ ０ ０ — ０ ７ ０ ０
５ ００ ～ ９ ｏｏ
８ ００ ～ ２ ０ Ｏ ０ １ ３３ ９± ８ ６
亚 麻 一 ｉｎ Ａｒ ｅ ａ
亚 麻一 ａｈ Ａｇ ｔａ 亚 麻一 ｒ ｓ Ｈｅｍｅ
低 成本 ， 可以决 定其复合材料 在相 同成 本下 的条件下获 得更 佳 的机 械性 能 。 ２为几 种 常用的 增 强复合材 料用纤 维 材 表
１ ｏｏ ６２ ００ １ ８ ２ｌ
％
要 数 值 ， Ｏ ｄ Ｈ ／值 ， 者 是 纤 维 的杨 氏模 量与 密度 Ｈ Ｅ／ 值￥ ｂ ｄ 前
Ｇ ａ 三维无序 （ＤＲ ｎｏ 取 向纤维 ３～ ５Ｇ ａ Ｐ， ３ ａ ｄｍ） Ｐ 。
（） ２ 植物 纤 维添加 量对 复合材 料 性能 的影 响
一
高性能 的植物 纤 维具 有优 良的机 械 性能 ， 密度 通 常 其
在 １５ｇｃ ， 玻璃 纤 维的 密度是 ２６ ｇｃ 。 ． ／ｍ 而 ． ／ｍ 即使 用同样
料 的价格 比 （ 以玻璃 纤维 作为参 照） 。
１ ８ ±４ ９ ｌ ３ ｌ
１７９ ５± ｌ ２ 】 ｌ５ ９４± ６ ４２
荨麻
在可 用做 增 强复合 材 料 的麻 纤 维的 评 价 中， 两个重 有
表 ２ 增 强复合材料用纤维材料 的价格 比
纤维材料品种
玻 璃 纤 维 碳纤维 价 格 比
碳 纤 维 聚台物纤维 玄 武 岩 纤 维 天然纤维
２ 天 然 植 物 纤 维 的结 构 特 征
植物 纤维 微原 纤维 角０ 呈螺 旋状 取 向， 图 １所 示 ， 如 其
增强复合材料 增强复合材料 性能 特点
增强复合材料 增强复台材料
良 好 的 强 力 和 复合 组分 粘 合性 性 能 与 玻 纤 相 成本低 ：质轻
性 指标 。 （） ３ 植物 纤维 复合材 料具 有成本 上的优 势 工业品生 产 中， 制造成 本对企 业 来说至 关重要 。 管植 尽
裂 伸 ％ 长 率 ３ ２ ２ ６ ～ ～ ～
物 纤维 源于低 成本 的生物 质资 源 ， 但仍需 投 入多项 费用 ， 如 种 植 投入 、 维 提 取加 工费 用以 及纤 维 转 化 为适 宜复合 材 纤 料加 工的预制 品加 工费用等。 般 来说 ， 一 两维无 序纤 维作原
ＷＷＷ ｅ ｌ ａｄ ｏｒ ｎ ｔ ｘ ｅ ｅｒ ｎ ｃ ｃ
非 织 造 技 及 产 业 用 纺 织 品
Ｎｏｎ ｗｏｖ ｓ Ｔ ｃ ｉ ａｌ ｅｘ ｉ ｓ ｅｎ ｅ ｈｎ ｃ ａ Ｔ ｔｅ ｌ
＆
ｆ 。 ｌ 技 …… 应用 术
表 １ 主要纤维增强复合材料性 能比较
现 出一定 的 减 震 功 能 。 麻 膨 胀 系数 趋 于 零 ， 亚 断裂 伸长 率 １ ％， ． 基本 与碳 纤 维 相近 ， 全可做 复合材 料增 强组 分。 ５ 完 此 外， 麻密 度 （． ／ｍ ） 亚 １ ５ｇｃ 比钢 （． ｇ ｍ ） 碳 纤 维 （． ４ ７ ／ 、 ８ ｃ １０ ７
ｇｃ ） ／ｍ 和玻璃 纤维 （． ／ｍ 均小 。 ３为可用做 增强复 ２４ ｇｃ ） ５ 表 合材 料 的麻纤 维与玻 璃纤维 的技 术特 征 比较 。
表 ３ 可用做增强复合材料 的麻纤维与玻璃纤维性能 比较
断 裂应 力
（ Ｐ） Ｍ ａ
重量纤 维的条 件下， 植物纤 维的 复合材 料可以 获取更 高的刚