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増強(qiáng)尼龍材料的種類(lèi)與應(yīng)用（二）
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:16:20
1、天然植物纖維
苧麻又稱(chēng)中國(guó)草，在我國(guó)分布最廣，再生能力強(qiáng)，是取之不盡、用之不竭的綠色環(huán)保材料。用苧麻纖維代替玻璃纖維作為環(huán)保復(fù)合材料的增強(qiáng)材料可以解決玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)人體的親和性問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)完全生物降解的苧麻復(fù)合材料對(duì)拓寬苧麻纖維的應(yīng)用范圍、促進(jìn)我國(guó)材料科學(xué)的發(fā)展有著十分重要的意義。
劍麻纖維取自劍麻葉片中束狀纖維，具有密度小、比強(qiáng)度和比模量高、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，因此劍麻纖維適合用作樹(shù)脂基的增強(qiáng)材料。適于制備成本低、比模量高和耐沖擊的纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料。目前有關(guān)劍麻纖維/樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究工作已有一些報(bào)道，開(kāi)展高性能天然復(fù)合材料及其制品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究，有利于保護(hù)環(huán)境，符合材料科學(xué)發(fā)展的環(huán)境友好性趨勢(shì)，這類(lèi)復(fù)合材料制品將具有較大市場(chǎng)潛力和較好的發(fā)展前景。
亞麻是一種豐富的、生長(zhǎng)期短的可再生資源，且亞麻纖維自身為天然的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)、高模、價(jià)廉、可回收、可降解及可再生的生態(tài)環(huán)保等優(yōu)良性能，可作為環(huán)保型復(fù)合材料的理想增強(qiáng)纖維材料，且在我國(guó)資源充足，作為產(chǎn)業(yè)用原材料有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，具有一定的社會(huì)效益。
有人以PP膜作為基體材料，苧麻布作為增強(qiáng)體，選取五層平紋布和PP膜進(jìn)行層合熱壓，制備苧麻增強(qiáng)PP的熱塑性復(fù)合材料薄板，經(jīng)過(guò)堿處理的苧麻織物，其層壓材料的拉伸性能得到明顯的改善，拉伸強(qiáng)度比未處理前的層壓材料增加了48.4%，苧麻織物經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH-550、A-151預(yù)處理后，層壓材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了42.3%和69.4%。
甘蔗渣作為制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是榨糖后所剩的主要部分，屬于農(nóng)業(yè)固體廢棄物中的一種，2005中國(guó)的產(chǎn)出量為2040萬(wàn)噸。甘蔗渣通常主要用于制糖廠(chǎng)鍋爐的燃料、農(nóng)家堆肥和牲畜的飼料生產(chǎn)，其中小部分用于造紙和低品級(jí)的纖維板生產(chǎn)。近年來(lái)，立足于廢棄甘蔗渣的有效利用，將甘蔗渣用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備了可自然降解的綠色復(fù)合材料。有人利用注射成型制備了甘蔗渣纖維增強(qiáng)PP聚丙烯復(fù)合材料，結(jié)果表明，隨著纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，材料的彎曲模量呈遞增趨勢(shì)，彎曲強(qiáng)度變化很小，沖擊強(qiáng)度則呈下降趨勢(shì)。當(dāng)MAH一PP的添加達(dá)到9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，材料的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別約增加了40%和25%，但材料的彎曲模量略有降低。
也有人對(duì)竹纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行過(guò)研究，在纖維用量25%時(shí)，經(jīng)過(guò)4%界面改性處理，竹纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料達(dá)到的力學(xué)性能指標(biāo)為：拉伸強(qiáng)度29MPa、彎曲強(qiáng)度42MPa、沖擊強(qiáng)度(缺口)5.9kJ/㎡，各項(xiàng)指標(biāo)均高于原基體聚丙烯。
2、晶須
晶須是以單絲形式存在的小單晶體。晶須的種類(lèi)很多，代表性品種有碳化硅晶須和硫酸鈣晶須等。晶須具有很高的強(qiáng)度和模量。譬如，碳化硅晶須的模量為鋼絲的4 倍，拉伸強(qiáng)度約為鋼絲的3倍。與其他增強(qiáng)纖維材料相比，晶須具有更微細(xì)的尺寸和較大的長(zhǎng)徑比。譬如，硫酸鈣晶須的長(zhǎng)度為100～200μm，直徑僅為1～4μm。因此，將晶須添加到聚合物中，不僅很少增加熔體黏度，而且還可以使加工流動(dòng)性得到改善。晶須還具有卓越的耐熱性，質(zhì)量也較輕。
利用晶須對(duì)聚合物進(jìn)行增強(qiáng)或增韌，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用，主要用于汽車(chē)、機(jī)器制造、電子儀器以及航空航天等。國(guó)內(nèi)自20世紀(jì)80年代以來(lái)也已開(kāi)展對(duì)于晶須的研究。
其中氧化鋅晶須、鈦酸鉀晶須、堿式硫酸鎂晶須在改性PP聚丙烯中研究已有報(bào)道，氧化鋅晶須用量為1o%，硅烷偶聯(lián)劑KH-570的用量為0.5%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高到118.6%，彎曲強(qiáng)度提高到118.s%。復(fù)合材料的非牛頓指數(shù)大于純PP而更趨于牛頓性流體，體系的流動(dòng)性和加工性得到明顯改善。
3、其他纖維
硼纖維也是二種新型纖維，模量高于玻璃纖維，主要應(yīng)用于航空領(lǐng)域。聚酯纖維和尼龍纖維，主要應(yīng)用于汽車(chē)輪胎和膠帶、膠管的骨架材料。
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