印尼市场上出售的聚合物基质复合屋面材料通常由 30%wt 短切毡玻璃纤维嵌入不饱和聚酯树脂中,并填充 30 PHR 碳酸钙。这项研究的目的是评估天然苎麻纤维是否有可能取代玻璃纤维。在研究的第一阶段,我们比较了印尼丰富的三种天然纤维:香蕉茎纤维、甘蔗渣和苎麻。结果表明苎麻纤维的性能最佳。其弯曲强度、弯曲模量和冲击韧性最高,分别为 191.57 MPa、6691 MPa 和 0.056 J/mm²。在第二阶段,我们生产了与商用屋面材料成分相同的复合材料样品,但用苎麻纤维代替了玻璃纤维。与不含苎麻纤维的材料相比,用苎麻纤维增强的复合材料的抗拉强度从 34.62 MPa 增加到 47.53 MPa,14 天内的最大吸水率从 1.145% 增加到 3.746%,声音传输等级从 23 dB 提高到 26 dB。此外,苎麻纤维对复合材料的密度没有显著影响。然而,加入苎麻纤维会导致弹性模量从 1630 MPa 降低到 1324 MPa,TGA 检测中的质量损失更高,为 86.95%,而 74.65% 则为 74.65%。苎麻纤维复合材料达到了 40 MPa 抗拉强度的最低屋顶要求,因此有可能取代玻璃纤维。
近年来,天然纤维增强复合材料由于其质量轻、耐磨、可燃、无毒、成本低和可生物降解等特性而受到广泛关注。在各种天然纤维中,亚麻、竹、剑麻、大麻、苎麻、黄麻和木纤维尤其受到关注。世界各地对利用天然纤维作为增强材料来制备各种类型复合材料进行了大量研究。然而,缺乏良好的界面黏附力、熔点低和耐湿性差使得天然纤维增强复合材料的使用不那么有吸引力。天然纤维的预处理可以清洁纤维表面、对表面进行化学改性、停止吸湿过程并增加表面粗糙度。在各种预处理技术中,接枝共聚和等离子处理是天然纤维表面改性的最佳方法。天然纤维与乙烯基单体的接枝共聚物可在基质和纤维之间提供更好的粘合性。本文回顾了预处理天然纤维在聚合物基质复合材料中的应用。还讨论了天然纤维表面改性对纤维和纤维增强聚合物复合材料性能的影响。POLYM. ENG. SCI.,49:1253–1272,2009 年。ª 2009 年塑料工程师协会
纤维是纺织研究所 [1] 定义的一种材料,是指具有柔韧性、细度和高长度与厚度之比的物质单位。在不同领域,纤维具有非常广泛的含义,例如用于食品补充剂的纤维以及植物或人体内的纤维。纤维通常是指制造纺织纱线和织物的基本单元。但纺织纤维应具有一些特定的属性。例如,棉花植物含有足够强韧和柔软的纤维,可以纺成纱线,然后通过纺织加工织造或编织成织物,但人类的头发不属于纺织纤维,因为它无法满足上述属性。所以,我们可以说所有纺织品都是由纤维制成的,但并非所有纤维都可用于制造纺织品。将纤维捻成纱线的重要要求包括长度至少 5 毫米、粘结性、柔韧性和足够的强度,其他重要特性包括弹性、细度、均匀性、光泽和耐用性。还需要记住的是,并非所有纺织纤维都是一样的 [2]。每种纤维都具有不同的特性,因此会产生不同的纺织品。有些纤维的保温性比其他纤维更好,有些纤维的染色性很好,有些纤维更耐用,而有些纤维更舒适 [3]。纤维材料的来源可能是有机、无机或金属。它们是通过将组成原子连接成分子而形成的细小结构。纤维材料可分为两大类:天然纤维和化学或人造纤维。天然纤维的生长缓慢,在结构上受遗传控制,而人造纤维的生产速度很快。天然纤维包括植物纤维(如棉、亚麻、苎麻、黄麻和大麻)、动物纤维(如蚕丝、羊毛和毛发纤维)和矿物纤维(如石棉)。合成纤维包括再生纤维(如粘胶纤维和醋酸纤维)、合成纤维(如聚酯、聚酰胺、聚烯烃)和无机纤维(如具有完全无定形或微晶结构的玻璃纤维和碳纤维)[4]。另一类是高性能纤维,即经过加工制成的纤维,其拉伸性能和其他机械性能均有所提高。