羅布麻和苧麻纖維增強聚乳酸復合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著人們對環(huán)境保護和資源合理利用方面的意識逐漸增強，天然纖維增強復合材料憑借其質(zhì)輕、價廉、力學性能優(yōu)越、環(huán)保無污染等特性，已在汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等領域表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。羅布麻纖維被稱為“野生纖維之王”，其除具備普通麻纖維的吸濕、透氣和良好的力學性能外，還兼具醫(yī)療保健、抗菌、抗紫外線等諸多優(yōu)點。聚乳酸，是一種生物可降解的熱塑性樹脂，主要原料乳酸來源于玉米等天然材料，具有對環(huán)境友好，可塑性好，易于加工成型等優(yōu)點；但是聚乳酸力學強度低，與麻纖

2、維復合制備的復合材料可以提高整體力學性能，并具有綠色環(huán)保等優(yōu)點。本文在對羅布麻纖維的基本物化性能進行表征的基礎上，以羅布麻纖維氈作為增強體、聚乳酸（Polylactic，以下簡稱PLA）作為基體，采用層疊鋪層后熱壓成型的方法制備羅布麻纖維／PLA復合材料板，并同時確定了最優(yōu)的制備工藝參數(shù)；對上述復合材料板的機械性能、熱學性能及抗菌性能進行測試和分析，并與苧麻纖維／PLA復合材料板的相應性能進行了比較。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對

3、羅布麻纖維的基本結(jié)構和性能進行了測試和分析，具體包括：羅布麻纖維的橫、縱向微觀形態(tài)分析、纖維細度測試和單纖維力學性能、熱學性能測試和分析，并得出結(jié)論：羅布麻纖維橫截面呈不規(guī)則的多邊形或橢圓形，縱向有明顯的豎紋和橫節(jié)，纖維表面光滑、無卷曲；纖維較細，平均細度為3.5dtex；單纖維的平均斷裂強度較高，為8.3 cN/dtex，而伸長較小，屬于低伸高模型；纖維的分解溫度為270℃，在270℃～330℃之間分解反應最劇烈。⑵對羅布麻纖維、苧麻

4、纖維以及二者的纖維混合體即羅布麻50/苧麻50進行開松、梳理成網(wǎng)和針刺加固，分別制備了羅布麻預針刺纖維氈、羅布麻主針刺纖維氈、苧麻主針刺纖維氈、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈；并通過熱壓成型法對上述四種纖維氈增強的PLA復合材料進行制備，確定最終的熱壓成型參數(shù)為溫度180℃，壓強3 Mpa，熱壓時間5min。⑶對上述四種纖維氈增強的 PLA復合材料力學性能進行測試和分析，結(jié)果表明，羅布麻主針刺纖維氈增強復合材料的拉伸性能最好，拉伸強度

5、和拉伸模量分別比苧麻主針刺纖維氈增強復合材料高15.3％和60.1%，但彎曲性能最差，其彎曲強度和彎曲模量分別比苧麻主針刺纖維氈增強復合材料低21.8%和7.6%；進一步通過掃描電鏡對斷面微觀形貌進行觀察，發(fā)現(xiàn)羅布麻纖維增強復合材料斷面中纖維的脫粘現(xiàn)象比苧麻增強復合材料的嚴重，這可能是由于羅布麻纖維表面較光滑，使纖維與樹脂界面粘結(jié)強度相比苧麻纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)強度較差，導致其彎曲性能較差。隨后也對復合材料的熱學性質(zhì)進行了相應的表征

6、，發(fā)現(xiàn)四種纖維氈增強復合材料的整體熱學性質(zhì)相似。⑷為探究不同纖維氈增強復合材料的抑菌性，通過抑菌圈法，對比了三種復合材料（羅布麻主針刺纖維氈增強復合材料、苧麻主針刺纖維氈增強復合材料、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈增強復合材料）對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果，結(jié)果表明，三種復合材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑制效果由強到弱為：羅布麻主針刺纖維氈增強復合材料、羅布麻50/苧麻50主針刺纖維氈增強復合材料、苧麻主針刺纖維氈增強復合