麻纖維-聚丙烯復合材料的阻燃與吸濕性能研究.pdf

1、近些年來，隨著環(huán)境污染問題的日益嚴重，可再生、可降解的生物高分子材料成為人們的研究熱點。與傳統(tǒng)化學纖維和玻璃纖維相比，天然纖維具有比強度高、可降解等優(yōu)點，將逐漸取代傳統(tǒng)纖維在復合材料中的應用。聚丙烯是一種通用塑料，具有耐熱、易加工等特點。天然植物纖維可以作為聚丙烯的增強材料，提高復合材料的綜合使用性能。本研究主要探索通過化學改性麻纖維來提高麻纖維增強聚丙烯復合材料的阻燃性和吸濕性能的方法，以制備綜合性能優(yōu)異的低成本天然纖維增強復合材料。

2、
　　為了改善天然纖維增強聚丙烯(PP)復合材料的吸濕性和力學性能，本研究對亞麻布在堿處理的基礎上分別進行了三種簡單的水相改性：即硅烷偶聯(lián)劑：N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(AAPTS)，表面活性劑：十八烷基三甲基溴化銨(STAB)，以及N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺-十八烷基三甲基溴化銨(AAPTS-STAB)的硅烷偶聯(lián)劑-表面活性劑協(xié)同改性。紅外分析可知，經三種改性方法處理后，亞麻布表面都被成功接枝上了烷基長烴

3、鏈。將改性的亞麻布與PP采用熔融熱壓的方法制備復合材料，改善了復合材料的吸濕性，同時提高天然纖維與基體間的界面結合力及復合材料的力學性能。對復合材料進行了吸濕率、力學性能的表征與分析，研究發(fā)現，經過STAB改性后的復合材料(PPF2)的吸濕性比未處理的亞麻布復合材料(PPF)和AAPTS改性亞麻面復合材料(PPF1)分別降低了22.4%和24.5%。PPF2的拉伸強度比PPF和PPF1分別提高了30%和6%。研究結果表明，經過表面活性劑

4、STAB改性的亞麻布在改善復合材料的吸濕性和提高其力學性能方面效果最好。
　　本研究還采用氫氧化鈉和氯化鈣的混合溶液原位改性白麻纖維以提高白麻纖維的阻燃性，通過傅立葉紅外光譜分析(FTIR)和掃描電鏡(SEM)表征分析證明，經過無機鈣鹽改性后的天然纖維表面上成功的鍵合上了鈣離子，形成了鈣烷氧化物。根據FTIR和X射線衍射儀（XRD）分析熱降解前后白麻纖維的成分變化可知，熱降解后白麻纖維的殘?zhí)恐杏休^多的碳酸鈣。因此我們認為，燃燒過程

5、中，白麻纖維表面的鈣烷氧化物與二氧化碳反應生成碳酸鈣，當溫度進一步升高時，碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣和二氧化碳，并且在分解過程中還會吸收熱量，這些因素的作用改善了白麻纖維的阻燃性。將改性白麻與PP進行熔融復合制備復合材料，研究表明，添加50%的改性白麻纖維和15%聚磷酸銨的聚丙烯復合材料（PPF1-50-15R）的氧指數（LOI）為25.5%，較聚丙烯的氧指數（18.5%）提高了7%，完全達到了自熄的程度。通過拉伸測試可知，添加纖維含量為