新工藝為天然纖維與聚合物“牽線搭橋”
2016-05-25 來源：中國聚合物網(wǎng)
生物纖維作為一種天然纖維而非合成纖維有著重要意義。如何解決天然纖維與高分子材料固有的較差連接性是由來已久的技術難題。日前，美國生物復合材料公司Sunstrand的研究人員改進了天然纖維的上漿工藝，使它與偶聯(lián)劑直接作用，為提高天然纖維與樹脂間結合力提供了一條便宜之路。
在復合材料制造領域最關注的兩點是其親水性和其與樹脂間較差的結合性(包括熱塑性樹脂和熱固性樹脂)。盡管這兩個領域都存在問題，但關于纖維的吸放濕性的解決辦法卻相對比較容易：可通過加熱、使用干燥劑或雙管齊下，將纖維干燥成球或氈片，以確保它在加工成型前保持干燥。
改性新工藝：為天然纖維與聚合物“牽線搭橋”
生物纖維作為一種天然纖維而非合成纖維有著重要意義。如何解決天然纖維與高分子材料固有的較差連接性是由來已久的技術難題。最普遍也最簡單的處理方法是用樹脂及偶聯(lián)劑處理需要連接的材料。通過化學方法在樹脂和纖維之間引入強力的鍵和。但是Sunstrand公司的Riddle博士認為這種方法存在很多不足而且收效甚微。
根據(jù)Riddle的觀點，偶聯(lián)劑的濃度通常在3%左右(即每100g樹脂添加3g的偶聯(lián)劑)。偶聯(lián)劑可通過其自身的功能團改性聚合物，從而加強樹脂與纖維的結合。但它不能直接改性纖維。在復合材料中，如果纖維含量為25%，那么樹脂的含量則要比纖維的3倍還多。這意味著大部分經(jīng)偶聯(lián)劑改性的聚合物并沒有和纖維發(fā)生連接，而是僅僅浮在纖維間的樹脂聚集區(qū)。雖然已經(jīng)證實添加偶聯(lián)劑可以起到一定的助聯(lián)作用，但因它們無法自行遷移至結合區(qū)，且必須與樹脂均勻混合，所以為了加強結合強度，必須在樹脂中添加更多的偶聯(lián)劑，而這必然會帶來了材料的耗費和成本的上升。
Riddle認為更好的方法是將偶聯(lián)劑直接放置到需要它的地方——即纖維處，從而直接對纖維改性。該方法目前已針對玻璃纖維進行了標準化。直接對纖維改性是提升結合力的更有效方法，因為所有的纖維表面都可用來與聚合物聯(lián)接。問題是目前科學家并沒有針對天然纖維的上漿工藝做出大量研究。Riddle指出傳統(tǒng)的上漿工藝確實起到了一些作用，但是僅僅“一些”是不夠的；瘜W作用在天然纖維上無法像在玻璃纖維上那樣很好地進行，畢竟它是針對玻璃纖維設計的。
Riddle表示，Sunstrand有關于改進天然纖維上漿工藝的研究項目，其中化學和機械處理都是必要的，目前已經(jīng)報道了一些已被證實可有效改善纖維/樹脂結合力的方法。他說：“期望在不久的將來，通過這些改性研究我們可以更經(jīng)濟地使用某些超高性能纖維！惫(jié)選自《材料牛》
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