天然纖維改性方法

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)華東理工大學(xué)2013—2014學(xué)年第1學(xué)期《復(fù)合材料與環(huán)境》課程論文2013.11班級(jí)___復(fù)材101___學(xué)號(hào)______姓名_____溫樂斐____開課學(xué)院材料學(xué)院任課教師張衍成績(jī)__________論文題目：天然纖維改性方法研究論文要求：根據(jù)選擇的論文范圍，通過查閱文獻(xiàn)資料，內(nèi)容能夠反映教師要求，舉例恰當(dāng)，論文格式符合規(guī)范（參見華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)）。2500字以上。包括中英文摘要、關(guān)鍵詞、正文和參考文獻(xiàn)等。教師評(píng)語：評(píng)分項(xiàng)目各項(xiàng)分值得分選題5內(nèi)容與要求的吻合情況5中文摘要5英文摘要5中英文關(guān)鍵詞5綜述內(nèi)容55正文組織結(jié)構(gòu)10參考文獻(xiàn)集標(biāo)注10教師簽名2013年月日天然纖維改性方法研究溫樂斐（華東理工大學(xué)）摘要提高天然植物纖維在聚合物基體中的分散性，增加纖維與聚合物基體的相容性對(duì)于提高天然植物纖維復(fù)合材料力學(xué)性能有著至關(guān)重要的作用。本文概述了天然植物纖維及其復(fù)合材料在界面改性方面的研究進(jìn)展、總結(jié)了纖維改性對(duì)復(fù)合材料性能的影響。隨著天然植物纖維改性研究的不斷深入，天然植物纖維基復(fù)合材料應(yīng)用前景將更加廣闊。關(guān)鍵詞：天然纖維；表面改性；研究熱點(diǎn)ProgressinInterfacialModificationMethodsofNaturalFiberCompositesWenLefei(EastChinaUniversityofScienceandTechnology)AbstractItisveryimportantforimprovingthemechanicalpropertiesofthenaturalfibercompositestoincreasethedispersionofnaturalfiberinresinandenhancetheinterfacialcompatibilitybetweennaturalfiberandresin．Thelatestresearchprogressofnaturalfiberinterfacemodificationmethodsandtheirimpactsontheperformanceofnaturalfibercompositearesummarized.Withthemodificationresearchdeepeningofthenaturalplantfiber，thenaturalfibercompositematerialswillhavemorebroadapplicationprospect．Keywords:NaturalFiber；SurfaceModification；Research一．前言由諸如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維這些高強(qiáng)度的纖維和低強(qiáng)度的聚合物組成的復(fù)合材料，在航空航天、體育娛樂、建筑體育等產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位。在某些特別關(guān)注時(shí)間和運(yùn)輸成本的產(chǎn)業(yè)中，纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的確帶來了很多好處，它們有望能減輕產(chǎn)品的重量，從而增加每次可以運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品數(shù)量，減少燃料的消耗，進(jìn)而減少碳足跡。遺憾的是，從環(huán)保的角度說，這些纖維嚴(yán)重阻礙了某些家用產(chǎn)品（比如家具、隔墻和其他次級(jí)結(jié)構(gòu)零部件）的發(fā)展，因?yàn)樗鼈兪遣豢稍偕?、不可回收、不可生物降解的，再者，制造過程中需要消耗高能量，并且被人體吸入會(huì)引發(fā)健康風(fēng)險(xiǎn)。由于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成本低且強(qiáng)度適中，多年來已被廣泛使用以解決多種結(jié)構(gòu)問題，但使用這些材料會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題，目前大多數(shù)西方國(guó)家都非常關(guān)注此類環(huán)境問題。最近，由于全球都在強(qiáng)調(diào)環(huán)保意識(shí)，開發(fā)可循環(huán)使用的復(fù)合材料成為了重點(diǎn)。在美國(guó)，鼓勵(lì)制造商依照“4Rs”規(guī)則生產(chǎn)材料和產(chǎn)品，即（1）減少丟棄的垃圾數(shù)量，降低垃圾的毒性（減少原料）；（2）重復(fù)使用容器和產(chǎn)品；（3）對(duì)損壞的物品進(jìn)行維修；（4）盡可能進(jìn)行回收，包括購(gòu)買具有回收功能的產(chǎn)品，當(dāng)用盡了上述方法，才能把材料丟棄在廢棄物填埋場(chǎng)。天然纖維復(fù)合材料（naturalfiberreinforcedplastics，簡(jiǎn)稱NFRP）是利用天然纖維（麻纖維、木纖維等）與熱塑性或熱固性樹脂基體復(fù)合而成的一種新型材料。天然纖維復(fù)合材料是復(fù)合材料領(lǐng)域的新方向。采用現(xiàn)代復(fù)合工藝，將天然纖維與樹脂基體復(fù)合成型為代木或代玻璃鋼材料是綜合利用天然纖維的最主要方法。植物纖維分為韌皮纖維（如亞麻纖維、黃麻纖維、大麻纖維等），種子纖維（如棉纖維、椰子纖維等），葉纖維（如劍麻纖維），莖桿類纖維（如木纖維、竹纖維以及草莖纖維等）。事實(shí)上，大部分植物纖維復(fù)合材料性能較低，只有一些性能較高的植物纖維因其拉伸強(qiáng)度比其他天然纖維高，可以稱為高性能天然纖維。表1展示了不同種類的天然纖維和使用該纖維制成的復(fù)合材料的機(jī)械性能。表1E-玻璃與其它植物纖維的材料性能和機(jī)械性能性能/纖維E-玻璃大麻黃麻椰子殼纖維劍麻亞麻棉花密度（g/m3）2.551.481.461.251.331.41.51拉伸強(qiáng)度（MPa）2400550~900400~800220600~700800~1500400拉伸模量（GPa）7370977063860~8012斷裂伸張（%）31.61.815~25391421.2~1.639357吸水性（%）---8121011744408我國(guó)麻類纖維資源極為豐富，但天然纖維一直以來僅作為紡織工業(yè)的原料，應(yīng)用領(lǐng)域局限比較大，開發(fā)天然纖維作為復(fù)合材料增強(qiáng)體，可以拓寬天然纖維的應(yīng)用范圍。次級(jí)天然纖維的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展以天然纖維為基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，提高農(nóng)副產(chǎn)品的附加價(jià)值，促進(jìn)我國(guó)材料科學(xué)的發(fā)展有著十分積極的意義。并且在環(huán)保問題日益突出、資源形勢(shì)日益緊張的當(dāng)今社會(huì)，天然纖維在環(huán)保、節(jié)能材料的研究領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。二．天然纖維復(fù)合材料的性能特點(diǎn)20世紀(jì)90年代，天然纖維復(fù)合材料在許多應(yīng)用領(lǐng)域開始取代玻璃鋼，如大麻/環(huán)氧樹脂，亞麻/PP，苧麻/PP等。與玻璃纖維相比，天然纖維復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）密度?。禾烊焕w維的相對(duì)密度為1.5左右，而玻璃纖維的相對(duì)密度為2.6。（2）價(jià)格低：天然纖維復(fù)合材料每公斤造價(jià)約為0.22~1.10美元，而玻璃鋼每公斤造價(jià)約為1.30~2.00美元。（3）能耗低：生產(chǎn)同一種制品。用天然纖維復(fù)合材料比用其他材料所消耗的非再生能源要低（見表2）表2生產(chǎn)不同纖維制品所消耗的非再生性能源單位：MJ/kg玻璃氈亞麻纖維氈苧麻纖維生產(chǎn)步驟能源消耗生產(chǎn)步驟能源消耗生產(chǎn)步驟能源消耗原材料1.7種子種植0.05培育2.50混合1.0肥料1.0植株運(yùn)輸0.40運(yùn)輸1.6運(yùn)輸0.9纖維處理0.48熔化21.5培育2.0纖維運(yùn)輸0.26紡織5.9纖維處理2.7制氈23.0制氈2.9總計(jì)54.7總計(jì)9.55總計(jì)3.64（4）天然纖維復(fù)合材料的物理力學(xué)性能受基體樹脂、天然纖維種類、天然纖維處理方法、加工工藝等多方面影響，其綜合性能介于合成樹脂和天然木材之間，是一種理想的以塑代木材料。（5）天然纖維復(fù)合材料具有傳統(tǒng)木材所不及的優(yōu)越特性，如無木節(jié)疤、斜紋；制品表面光滑、平整、堅(jiān)固，并可壓制出各種立體圖案和形狀，不需要復(fù)雜的二次加工；可加入各種制品；抗水性、抗蟲蝕性、防腐蝕性和抗污染性均大大優(yōu)于木材；采用低品質(zhì)的木材作為原料卻能得到具有優(yōu)質(zhì)木材性能的制品。（6）天然纖維復(fù)合材料具有吸潮、隔音、減震、降噪、耐沖擊性高、手感好等特點(diǎn)，在室內(nèi)裝飾等領(lǐng)域具有和其他材料（如玻璃鋼）無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。（7）天然纖維復(fù)合材料是一種新型的優(yōu)良環(huán)保型材料。天然纖維制品廢棄后可以自然降解，因此天然纖維復(fù)合材料廢料對(duì)環(huán)境的影響較?。ㄒ姳?）。制備具有同樣性能的復(fù)合材料，天然纖維的含量往往遠(yuǎn)高于玻璃纖維，也就是說所需要的對(duì)環(huán)境的破壞較大的聚合物基體的用量較小，因此也可以減少對(duì)環(huán)境的污染。天然纖維復(fù)合材料制品的質(zhì)量較輕，在汽車工業(yè)中替代玻璃鋼后，可以減小所需動(dòng)力，從而減少污染物的排放。天然纖維燃燒所排放的二氧化碳與天然合成時(shí)所吸收的量相同，對(duì)自然界的能量和物質(zhì)循環(huán)有重要的意義。表3苧麻纖維和玻璃纖維復(fù)合材料托盤生產(chǎn)及廢物處理對(duì)環(huán)境的影響環(huán)境指標(biāo)玻璃纖維復(fù)合材料托盤苧麻纖維復(fù)合材料托盤生產(chǎn)所消耗的非再生性能源/MJ1400717CO2排放量/kg73.142CO排放量/g74.354.6氮化物排放量/g513349硫化物排放量/g289163水中磷化物/g0.591.67水中氮化物/g1.72153此外，天然纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)和使用不會(huì)向周圍環(huán)境散發(fā)危害人類健康的揮發(fā)物，其制品本身還可回收兩次利用，是一種全新的綠色環(huán)保材料，也是一種生態(tài)復(fù)合材料。三．天然纖維復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)作為一類新型的環(huán)保材料，天然纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在非結(jié)構(gòu)件或次結(jié)構(gòu)件等方面，必將逐步部分取代玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，成為樹脂基復(fù)合材料的一直重要力量。但因天然纖維存在先天不足，還有以下幾個(gè)關(guān)鍵問題需要解決。（1）天然纖維增強(qiáng)體的制備研究。天然纖維與玻璃纖維等人造纖維的主要不同是天然纖維性能不均一，不同生長(zhǎng)點(diǎn)的性能明顯不同，而且天然纖維不是無限長(zhǎng)。因此，研究天然纖維的處理工藝、增強(qiáng)體制備工藝、增強(qiáng)體形式，對(duì)制造性能穩(wěn)定可靠的天然纖維增強(qiáng)體，對(duì)天然纖維增強(qiáng)體今后的應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用方式具有不可忽視的影響。（2）天然纖維的表面處理研究。界面技術(shù)是復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)之一，不同的纖維、基體間有不同的界面性能，其復(fù)合后的材料性能可能千差萬別。因此，方便實(shí)用、能充分發(fā)揮天然纖維性能的天然纖維表面處理技術(shù)必將是天然纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料研究者和推廣者追求的目標(biāo)。（3）樹脂基體的研究。樹脂基體是樹脂基復(fù)合材料的兩大組成元素之一。加速適合天然纖維的樹脂基體的研究是天然纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)、前提。（4）成型工藝的研究。成型工藝是決定復(fù)合材料的性能、成本的關(guān)鍵技術(shù)，成型工藝對(duì)天然纖維復(fù)合材料最終的應(yīng)用前景具有舉足輕重的影響，是天然纖維最終能在多大的程度上取代玻璃纖維的決定因素之一。（5）可完全生物降解天然纖維復(fù)合材料的制備及性能研究。天然纖維是一種優(yōu)良的天然高分子材料，在自然條件下，有微生物作用時(shí)可以自然降解成小分子物質(zhì)，并被微生物最終分解為CO2和H2O。天然纖維與傳統(tǒng)樹脂基體（如PE、PP等）組成的天然纖維復(fù)合材料，由于樹脂基體難以降解，限制了最終天然纖維復(fù)合材料制品的降解。因此這種天然纖維復(fù)合材料雖然可以降低對(duì)環(huán)境的損害，但還沒有完全解決廢棄物的環(huán)境污染問題，還不是真正意義上的“綠色材料”?？赏耆锝到獾奶烊焕w維復(fù)合材料近年來引起人們的極大興趣。（6）天然纖維復(fù)合材料專用生產(chǎn)設(shè)備的研制。天然纖維與其它纖維相比，具有耐熱性低，柔軟難以切割，性能離散性大，非連續(xù)等特點(diǎn)，因此需要研制專門生產(chǎn)設(shè)備，適應(yīng)天然纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)。四．天然纖維的表面處理與改性天然植物纖維由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及有機(jī)抽提物等組成，是一種不均勻的各向異性天然高分子材料。纖維素大分子鏈之間及其內(nèi)部強(qiáng)烈的氫鍵作用，使植物纖維表現(xiàn)出較強(qiáng)的極性和親水性。同時(shí)較強(qiáng)的纖維分子內(nèi)氫鍵使得其在和聚合物基體共混時(shí)易聚集成團(tuán)，造成分散性不佳。未經(jīng)處理的纖維的吸濕性和較強(qiáng)的極性使其與非極性樹脂間的界面潤(rùn)濕性、界面粘合性極差，隨著時(shí)間的推移纖維會(huì)發(fā)生剝落，導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能惡化。通過各種化學(xué)或物理方法對(duì)其表面進(jìn)行改性，使其部分生成疏水的非極性化學(xué)官能團(tuán)并具有流動(dòng)性，從而降低和疏水聚合物之間的相斥作用，達(dá)到提高界面相容性的目的。這些方法本質(zhì)上都是降低纖維的極性，使纖維能很好地分散和被基體樹脂所浸潤(rùn)。1.物理改性：物理改性不改變纖維的化學(xué)組成，但改變了纖維的結(jié)構(gòu)和表面性能，從而改善了纖維與基體樹脂間的物理粘合。（1）蒸汽爆破處理：其原理是在密閉容器內(nèi)處于高壓狀態(tài)的水蒸氣先進(jìn)入纖維素的非晶區(qū)，引發(fā)纖維素的潤(rùn)脹，在規(guī)定的極短時(shí)間內(nèi)，容器壓力急劇降低到大氣壓，從而使纖維素的超分子結(jié)構(gòu)破壞，分子內(nèi)氫鍵斷裂程度增加。天然纖維經(jīng)過高壓蒸汽爆破處理后，纖維素的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的變化，纖維素長(zhǎng)度變短，并發(fā)生部分原纖化，聚合度有不同程度的下降，而且可以獲得能完全溶解于氫氧化鈉溶液的堿性纖維素。蒸汽爆破處理效果與天然纖維的孔隙度有關(guān)?？紫抖仍礁?，處理效果越明顯。如在蒸汽爆破處理前，纖維用酸浸漬進(jìn)行預(yù)處理，則可增加天然纖維（特別是木材）的孔隙體積和表面積，從而提高蒸汽爆破處理效果。蒸汽爆破作為一項(xiàng)新技術(shù)，被認(rèn)為是生物再生利用過程中取得的重大進(jìn)展之一，該法不需要添加任何化學(xué)物質(zhì)，也不需要使用任何催化劑，因此生產(chǎn)過程十分潔凈、環(huán)保。（2）熱處理法：纖維素纖維中有游離水和結(jié)合水。游離水可通過干燥除去，結(jié)合水則很難除去。復(fù)合過程中水的存在是極其不利的。未很好干燥的植物纖維在共混過程中因溫度上升而失水，就不可避免地在復(fù)合材料中產(chǎn)生孔隙和內(nèi)應(yīng)力缺陷。具有缺陷的復(fù)合材料，外力的作用很容易使其中的纖維拔脫，導(dǎo)致材料的斷裂。另一方面，絕干狀態(tài)下的植物纖維相對(duì)較脆，這會(huì)影響其加工性能，剪切力會(huì)強(qiáng)化對(duì)絕干狀態(tài)的纖維的脆斷作用。纖維含水量和體系性能可能存在某種平衡關(guān)系，還有待進(jìn)一步研究。對(duì)于不同種類的纖維加熱處理溫度也不相同，但一般在低于240℃、氮?dú)獗Ｗo(hù)下處理，天然纖維具有較好的穩(wěn)定性，可以得到很好的處理效果。（3）堿處理法：含脂性較高的木質(zhì)材料，其表面的脂肪蠟層會(huì)影響其與熱塑性塑料的界面結(jié)合。為此，采用此類原料時(shí)應(yīng)采用堿處理。堿處理法使天然纖維中的部分果膠、木質(zhì)素和半纖維素等低分子雜質(zhì)溶解以及微纖旋轉(zhuǎn)角減小，分子取向度提高。纖維表面的雜質(zhì)被除去，纖維表面變得粗糙，纖維與樹脂之間粘合能力增強(qiáng)。而且堿處理使纖維表面活性點(diǎn)增多，提高了其他改性劑如硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)能力。但是另一方面，堿處理導(dǎo)致纖維原纖化，復(fù)合材料中的纖維束分裂成更小的纖維，纖維的直徑降低，長(zhǎng)徑比增加，纖維的強(qiáng)度和模量提高，同時(shí)與基體的有效接觸表面增加。堿處理法關(guān)鍵在于堿的溶解形式、堿的濃度、體系溫度、處理時(shí)間、材料的張力以及所用的添加劑等。選擇不同的優(yōu)化工藝可以提高天然纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐水性。對(duì)于木纖維，常采用在23℃下用17.5%的NaOH溶液浸泡48h來處理。對(duì)于黃麻纖維，用25%的NaOH溶液在20℃下處理20min，可使黃麻纖維紗線的拉伸強(qiáng)度提高20%，拉伸模量提高50%。（4）低溫等離子體處理：此法已被廣泛用于對(duì)聚烯烴、聚酯及其他高聚物和增強(qiáng)纖維進(jìn)行表面改性，以提高浸潤(rùn)性和可粘結(jié)性。低溫等離子體能量較低，只有幾十電子伏特，具有強(qiáng)度高、穿透力小、反應(yīng)溫度低、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。低溫等離子體中粒子的能量略高于天然纖維中的化學(xué)鍵鍵能，足以引起化學(xué)鍵斷裂或重新組合。低溫等離子體發(fā)生裝置主要有輝光放電裝置和電暈放電裝置兩大類。對(duì)天然纖維進(jìn)行電暈放電處理是在常壓下兩電極之間施加一個(gè)高達(dá)15000V的電壓，電極之間的空氣電離而生成混合等離子體，這種等離子體的各種粒子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被加速，轟擊天然纖維的表面，引起反應(yīng)。電暈處理技術(shù)是表面氧化最有效的方法之一，這種反應(yīng)可以大量激活纖維素表面的醛基，進(jìn)而改變纖維素的表面能。例如，木纖維的表面活性就隨著醛基的增加而增加。（5）激光及高能射線輻射處理：與其他處理工藝相比，輻射處理具有減少生產(chǎn)費(fèi)用，縮短工藝流程，對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)。用激光、γ射線等高能射線處理纖維素，可以增加纖維素的活性，還能使纖維素產(chǎn)生游離基，引發(fā)乙烯基單體在纖維素游離基位置上接枝共聚等。電子束輻射對(duì)如PE、PS、PP等活性不高的高聚物有很好的效果，它成功地用于降低纖維素纖維/PE混合物的熔體粘度，并提高化學(xué)改性。（6）機(jī)械改性：拉伸、壓延、混紡等方法也可改變纖維的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，以利于復(fù)合過程中纖維的力學(xué)交聯(lián)作用。（7）浸潤(rùn)處理：在與基體相容性良好的聚合物單體中對(duì)植物纖維進(jìn)行浸潤(rùn)，并在催化劑作用下加熱引發(fā)單體聚合。這種方式可以改善復(fù)合材料的界面相容性。很明顯，在加工過程中增加聚合物的粘度，會(huì)影響聚合物母體對(duì)纖維填料的浸潤(rùn)性能，最終導(dǎo)致界面相容性差。為此，可采用聚合物稀溶液或低粘度的分散劑。通過浸潤(rùn)的方法值得的復(fù)合材料具有好的尺寸穩(wěn)定性。2.化學(xué)改性化學(xué)改性方法改變了植物纖維表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以改善纖維與樹脂基體的界面粘結(jié)情況，有利于纖維在基體樹脂中的均勻分散，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。（1）氧化改性：纖維素的氧化改性是指對(duì)纖維素進(jìn)行部分氧化作用，引入醛基、酮基、羧基或烯醇基等新的官能團(tuán)，生成不同性質(zhì)的氧化物材料。分為選擇性氧化和非選擇性氧化。非選擇性氧化的位置和生成的官能團(tuán)不能確定，比選擇性氧化復(fù)雜得多，研究者多采用選擇性氧化的方法。選擇性氧化體系在氧化某個(gè)特定位置羥基的同時(shí)抑制其它位置羥基的氧化，而產(chǎn)生選擇性氧化效果?？煞譃镃2、C3位仲羥基和C6位伯羥基的選擇性氧化。（2）包覆：包覆處理是較為簡(jiǎn)單的表面處理方法。包覆的目的是改善天然纖維與PP、PE等非極性熱塑性聚合物的相容性，改善復(fù)合效果。苧麻纖維表面存在大量的極性基團(tuán)羥基（—OH），而PVC分子的每個(gè)鏈節(jié)上都含有一個(gè)親核性較強(qiáng)的—Cl。將PVC用二氯乙烷溶解后，浸潤(rùn)苧麻纖維然后加熱，使溶劑完全揮發(fā)，適當(dāng)分子量的PVC將均勻地包覆在苧麻纖維表面，在PVC和苧麻纖維的結(jié)合面上，PVC上親核性強(qiáng)的—Cl很容易與纖維表面的—OH靠靜電作用結(jié)合。包覆處理后的纖維與非極性聚合物基體（如PP等）復(fù)合后，由于PVC的C—C鏈與非極性聚合物基體的分子鏈相似，它們之間的相容性很好，結(jié)合力較強(qiáng)，從而改善界面結(jié)合能力。這層PVC薄膜就相當(dāng)于一個(gè)復(fù)合界面，膜的一邊以氫鍵與苧麻纖維結(jié)合，另一邊與PP、PE等基體材料融為一體。纖維的表面能與纖維的親水性有很密切的關(guān)系。用硬脂酸對(duì)木纖維進(jìn)行表面包覆改性，可使纖維疏水化，并提高它們?cè)赑P中的分散性。在劍麻纖維表面進(jìn)行輕度乙?；?，降低了纖維的表面張力，同時(shí)輕度乙?；墒箘β槔w維的纖維素大分子鏈上引入少量乙?；?，限制其結(jié)構(gòu)規(guī)整性。用聚乙烯縮醛類處理黃麻纖維，可增強(qiáng)其化學(xué)性能和憎水性。（3）纖維素接枝共聚：此法可以使纖維和基體聚合物與偶聯(lián)劑之間形成共價(jià)鍵或配位絡(luò)合鍵，從而改變界面粘結(jié)性。纖維素接枝共聚方法主要有自由基聚合、離子型接枝共聚、縮聚與開環(huán)聚合三種。（4）界面偶聯(lián)改性：纖維素是一種強(qiáng)極性的親水性天然高分子化合物，與憎水性的聚合物難以相容。當(dāng)兩種材料不相容時(shí)，通?？恳环N性質(zhì)介于這兩種材料之間的第三種材料來使它們達(dá)到相容，偶聯(lián)劑就起到這樣的作用。利用偶聯(lián)劑對(duì)天然纖維進(jìn)行改性，纖維表面的羥基數(shù)目減小，使纖維的吸水率減小，有利于天然纖維與基體聚合物的鍵合穩(wěn)定性；另一方面，偶聯(lián)劑處理可使纖維和聚合物之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，減免纖維的溶脹。下面就是偶聯(lián)劑的幾種偶合作用機(jī)理：①弱界面層：偶聯(lián)劑可以消除弱界面層；②變形層：偶聯(lián)劑可以生成既有一定強(qiáng)度又有伸縮性的界面層；③抑制層：偶聯(lián)劑的變形系數(shù)介于纖維和高聚物之間，可以形成一個(gè)高交聯(lián)的界面；④潤(rùn)濕能力：偶聯(lián)劑提高了聚合物基體和增強(qiáng)纖維之間的潤(rùn)濕能力；⑤化學(xué)鍵合：偶聯(lián)劑在兩種材料之間生成共價(jià)鍵；⑥酸堿性影響：偶聯(lián)劑了增強(qiáng)材料表面的酸性。常用的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸偶聯(lián)劑及鋁酸偶聯(lián)劑等。實(shí)驗(yàn)證明，這幾種偶聯(lián)劑都可以改善聚合物與植物纖維之間的界面相容性。表面改性和處理都會(huì)對(duì)天然纖維造成不同程度的損傷。只有當(dāng)改性或處理對(duì)纖維與基體界面結(jié)合力的提高或其工藝性能的改善超過了纖維強(qiáng)度的下降，纖維的表面改性或處理才有意義。包覆對(duì)纖維造成的損傷最小，偶聯(lián)次之，接枝最大。因?yàn)榘彩窃诶w維表面簡(jiǎn)單物理包覆一層PVC分子，所以不影響纖維的分子結(jié)構(gòu)，而且包覆的PVC膜較薄，也沒有大幅度增加纖維的直徑。偶聯(lián)和接枝都改變了纖維素的分子結(jié)構(gòu)，接枝使得纖維的直徑增加了將近一倍，并且增加部分又不提供強(qiáng)度，所以纖維強(qiáng)度下降幅度最大。（5）酯化：酯化改性可以降低植物纖維的表面極性，使其易于在基體中分散，從而改善纖維和聚合物的界面相容性。酯化試劑一般為乙酸、乙酸酐、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐等低分子羧基化合物?？梢杂行У馗纳浦参锢w維的疏水性，從而提高和疏水聚合物之間的相容性。乙?；梢砸瞥w維表面的無定型成分，即弱邊界層。（6）界面改性劑：植物纖維的各種表面處理方法均能改善纖維與基體的相容性，但相對(duì)復(fù)雜且成本高；對(duì)纖維進(jìn)行接枝處理方法界面改善狀況比較明顯，但也比較復(fù)雜；加入化學(xué)偶聯(lián)劑工藝較簡(jiǎn)單，但性能提高不很明顯，成本也較高；添加合適的界面相容劑是最簡(jiǎn)單而有效地方法。加入相容劑后復(fù)合材料的各項(xiàng)性能都明顯提高；且相容劑可以直接與纖維和樹脂共混復(fù)合，不需要纖維的預(yù)處理，工藝簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。目前，高分子界面改性劑以及各種改性劑的復(fù)配研究是復(fù)合材料相容技術(shù)中的最新動(dòng)向和熱點(diǎn)。高分子界面改性劑一般由功能基團(tuán)和長(zhǎng)的溶劑化鏈組成。功能基團(tuán)一般含有羥基、羧基、羰基和胺基等極性基團(tuán)，它們靠共價(jià)鍵、氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在植物纖維表面：溶劑化鏈分子結(jié)構(gòu)和極性一般和聚合物基體相近，和聚合物有較好的相容性。而且本身應(yīng)含有長(zhǎng)的軟鏈段，以便于形成彈性界面層。同時(shí)根據(jù)不同的改性劑的特點(diǎn)進(jìn)行合理復(fù)配，這樣才有可能制得綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料。3.生物改性：纖維素的生物改性是指利用酶的作用處理纖維素，包括利用酶對(duì)纖維素進(jìn)行局部水解、氧化、表面吸附等，主要應(yīng)用于造紙行業(yè)，利用的酶主要是纖維素酶和半纖維素酶，此外還有利用漆酶或者用幾種酶聯(lián)合作用來處理的報(bào)導(dǎo)。酶改性可以在不損害纖維強(qiáng)度的前提下改善紙漿的濾水性能，降低打漿能耗；還可以改善成紙的某些強(qiáng)度性質(zhì)，改善漿料的堿溶解度、脫墨、予漂、助漂等。生物改性的特點(diǎn)是作用條件溫和、能耗低、操作簡(jiǎn)單、不污染環(huán)境，缺點(diǎn)是處理周期長(zhǎng)，效率較低，此外酶制劑處理紙漿多會(huì)對(duì)紙漿的強(qiáng)度造成損傷，因此尋找對(duì)打漿特性改善顯著并且對(duì)紙漿強(qiáng)度無損傷或損傷較小的酶制劑，將是今后研究的重點(diǎn)。五.小結(jié)與展望盡管天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但仍然沒有把植物纖維的潛在優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來。親水性纖維和疏水基體的界面相容性仍沒有得到較好的解決。而且從實(shí)用性及商品化的角度來看，要求我們?cè)趶?fù)合材料綜合性能基本不變的情況下盡量提高植物纖維含量，這些研究多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，需要做進(jìn)一步深入的研究。另外，針對(duì)具有生物降解性能的產(chǎn)品在使用環(huán)境中可靠性方面的研究還很少，例如如何保證產(chǎn)品在高溫高濕以及其他環(huán)境下力學(xué)性能不發(fā)生改變，不發(fā)生降解等課題都需要盡快解決。展望未來綠色復(fù)合材料的發(fā)展，在具有一定研究基礎(chǔ)的今天，以后的研究應(yīng)該進(jìn)一步深化和多樣化。參考文獻(xiàn)[1].倪敬達(dá)，于湖生.天然植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究應(yīng)用[J].化纖與防治技術(shù)，2006年6月，第2期：29-33.[2].鄭玉濤，陳就及，曹德榕.改進(jìn)植物纖維/熱塑性復(fù)合材料界面相容性的技術(shù)進(jìn)展[J].纖維素科學(xué)與技術(shù)，2005年3月，第13卷（第1期）：45-55.[3].曹勇，合田公一，陳鶴梅.綠色復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].材料