硬質(zhì)或硬的天然纖維在軟基質(zhì)，如天然橡膠，苯乙烯-丁二烯橡膠，低密度聚乙烯，乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）的復(fù)合材料，可能會導(dǎo)致新的材料，具有優(yōu)異的機械性能同時包含該纖維的優(yōu)點和矩陣。1天然纖維（NF）富含纖維素和具有成本低，比強度高，彈性模量等優(yōu)點，是比較容易加工，并且來自可再生資源。國家協(xié)會如黃麻，龍舌蘭，大麻，劍麻是由于羥基基團的存在下高極性。不幸的雜質(zhì)（蠟，木素，果膠）的結(jié)果在NFS具有降低的能力的存在，以增強聚合物基體。2為了產(chǎn)生活性羥基基團和粗糙表面與聚合物基體的附著力，天然纖維可以經(jīng)過物理或化學(xué)處理，以修改的表面和結(jié)構(gòu)。3,4
纖維素纖維據(jù)報道，由于其親水性質(zhì)與烴聚合物通常是不相容的。然而，表面處理通常調(diào)用，以改善與基體的相容性。化學(xué)修飾，如異氰酸酯處理，丙烯酸化，和高錳酸鹽處理，以及在NFS使用偶聯(lián)劑，如過氧化物，硅烷，鈦酸鹽，和異氰酸酯，可以提高纖維與熱塑性基體之間的粘附力，它們的加工性，和機械性能。將EVA共聚物是用在許多應(yīng)用，如電線和電纜絕緣層，阻擋片，粘合劑，紙涂料，和包裝膜。然而，長榮天然纖維復(fù)合材料的性能并沒有得到很好的研究。
圖1。
的乙烯乙酸乙烯酯（EVA）/短劍麻纖維（SSF）復(fù)合材料的相對的抗張強度。DCP：過氧化二異丙苯。
我們進行短劍麻纖維（SSF）于三個不同的化學(xué)處理。5所有纖維首先用堿，其改性纖維的表面拓撲結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生粗糙的表面。第二處理涉及使用過氧化二異丙苯（DCP）的產(chǎn)生自由基在纖維表面上。在第三步驟中使用的硅烷偶聯(lián)劑的纖維與EVA共聚物基體之間形成橋（共價鍵）。纖維的各化學(xué)處理后，我們測量的IR光譜來表征中和在纖維上發(fā)生的化學(xué)變化，進行熱重分析（TGA）來評估它們的熱穩(wěn)定性。化學(xué)修飾的單一股票，然后摻入到EVA共聚物基質(zhì)。
傅立葉變換紅外分析表明，該化學(xué)處理產(chǎn)生的變化，單一股票的光譜和表面性質(zhì)。之比阿1430 / 阿900是密切相關(guān)的纖維素送樣品中的比例，它表明，化學(xué)治療，我們進行了轉(zhuǎn)化的纖維素I到纖維素Ⅱ的纖維。
TGA結(jié)果表明，化學(xué)處理還增加了纖維的熱穩(wěn)定性。
我們還研究了EVA-SSF復(fù)合材料的機械性能（拉伸強度，斷裂伸長率，拉伸彈性模量），作為纖維重量分數(shù)和纖維處理的函數(shù)。未處理和處理過的SSF的引入（在按重量計10％），產(chǎn)生矩陣中的急劇減少的拉伸強度（見圖 1）。此外，在重量的纖維含量10％，我們觀察到在相對 ??的抗拉強度（RTS）顯著差異取決于纖維處理。復(fù)合材料的配制，只用堿處理過的纖維顯示出最高的RTS值與未處理的，DCP-，和硅烷處理過的纖維進行比較。這種增加的拉伸強度可以歸因于在表面的粘合特性（以下去除天然和人造的雜質(zhì)）產(chǎn)生粗糙的表面形貌。重量劍麻纖維含量在復(fù)合材料的20％中觀察到的RTS的輕微增加歸因于在EVA基體中的纖維的分散性好。在高纖維含量（≥20％重量），硅烷處理可導(dǎo)致抗張強度有顯著改善。的配制，視為與未處理的相比，SSF復(fù)合材料的拉伸強度特性的提高表明，與處理過的纖維相關(guān)聯(lián)的更高的表面積建立與基質(zhì)多表面接觸。
圖2。
（一）未處理，（B）堿處理，（三）DCP處理，以及（d）經(jīng)硅烷處理的單一股票的掃描電子顯微照片。
我們研究了利用掃描電子顯微鏡的纖維的形態(tài)方面。劍麻纖維是一種木質(zhì)纖維素纖維的產(chǎn)品，分類為硬質(zhì)天然纖維。6的化學(xué)處理以溶解和提取表面的雜質(zhì)，包括蠟和萜烯油，修改光纖的地形。圖 2（a）表示未處理劍麻纖維的表面的顯微照片，顯示的塵埃，蠟和其他雜質(zhì)結(jié)。圖 2（b）和（c）和（d）示出治療的SSF的表面形態(tài)。這些纖維具有的粗糙表面形貌引起的堿處理的共同特點。尤其是，這種治療已經(jīng)導(dǎo)致空洞形成，纖維原纖化（破碎成小的纖維的纖維束），作為示于圖 2（b）所示。這增加了有效表面積可用于與所述基質(zhì)接觸。換句話說，堿處理開發(fā)出粗糙的表面形貌，其可以歸因于去除半纖維素和木質(zhì)素組成。它增強了纖維的縱橫比，提供更好的纖維-基質(zhì)界面粘合性，并增加了機械性能。
在本研究中提出的結(jié)果表明，這是可能的，通過纖維表面改性，通過創(chuàng)建一個兼容的接口與聚合物基體，以提高EVA-SSF復(fù)合材料性能。公司生產(chǎn)的EVA-SSF復(fù)合材料表現(xiàn)出柔軟，光滑的外觀，相似的木材。因此，這種材料可以被用作一個替代木材在面板或蓋板和各種其他應(yīng)用程序。迄今為止，天然纖維大多被用來增強基于石油的常規(guī)聚合物，例如聚烯烴。我們下一步是研究在天然纖維的表面處理劑如何可以改善可生物降解的聚合物的性質(zhì)和性能：脂肪族和脂肪族 - 芳香族共聚酯基質(zhì)（例如，聚（乳酸），聚（己二酸丁二醇酯 - 共 - 對苯二甲酸酯） ，聚己內(nèi)酯）。我們研究的目標是開發(fā)出堆肥產(chǎn)生二氧化碳，水，無機化合物，和生物質(zhì)中發(fā)生分解由生物過程可生物降解的復(fù)合材料。
托馬斯J.馬德拉-桑塔納
研究中心食品與發(fā)展（CIAD），AC
博士馬德拉-桑塔納目前擔(dān)任研究員知識分子會議，交流他的研究興趣包括復(fù)合材料和聚合物共混物的加工和表征。
梅爾OW理查森
工程學(xué)院樸次茅斯大學(xué)
教授理查森是目前的研究總監(jiān)在工程學(xué)院的高級聚合物和復(fù)合材料研究組。