麻纤维增强热塑性复合材料及其开发应用.pdf

2010年第3期 玻璃钢／复合材料 81 麻纤维增强热塑性复合材料及其开发应用 张璐，黄故 (天津工业大学纺织学院，天津 300160) 摘要：目前，环境材料已成为新材料领域中的一个新的研究方向。在环境材料中，天然纤维扮演着越来越重要的角色。 高性能天然纤维及其复合材料的研究、开发与应用已成为全球研究热点。天然纤维如麻纤维具有许多突出的优点，如来源丰 富、价格低廉、可再生、可降解、高比性能等，使其在某些领域成为玻璃纤维的优秀替代品。本文介绍了亚麻、大麻、黄麻、等麻 类植物的生长种植情况，结构性能，麻纤维增强热塑性复合材料的成型工艺及其开发与应用。 关键词：天然纤维；亚麻；大麻；黄麻；热塑；复合材料；应用 中图分类号：TB332文献标识码：A 文章编号：1003—0999(2010)03—0081—04 目前，环境材料已成为新材料领域中的一个新 表1世界主要麻纤维的产量单位：t 的研究方向。在环境材料中，天然纤维扮演着越来 越重要的角色。高性能天然纤维及其复合材料的研 究、开发与应用已成为全球研究热点。究其原因，是 因为天然纤维具有许多突出的优点，如资源丰富、价 格低廉、可再生、可降解、性价比高等。与此同时，热 塑性树脂以其质轻高强、抗冲击性能优于热固性复 合材料、成型时间短、废料可回收利用等独特特点， 1．2麻纤维的特性 已得到复合材料工业界的广泛关注…。因此，研究 1．2．1化学组成与结构 天然纤维热塑性复合材料的开发及应用成为了必然 麻纤维分为细胞壁和细胞腔，细胞壁主要由纤 的趋势。 维素、半纤维素和木质素构成，细胞腔内的物质统称 1麻类作物简介 为果胶。麻纤维原麻中，约有40％～75％是纤维 1．1麻类植物的种植 素，其余的是非纤维素成分，通称为胶质。 在公元10000年的埃及，人们已经开始种植麻， 麻纤维的微观结构比较独特，它的横截面为中 制作麻布。我国也是古代重要的麻种植大国，麻的 空腔，纵向有横截和竖纹。图1为亚麻纤维的SEM 产量资源丰富，品种有百余种之多。可以说， 截面图。 麻是一种与人类共生，并与之共存的天然纤维。 麻纤维品种比较多，天然纤维复合材料上采用较多 的韧皮纤维有亚麻、大麻、苎麻、黄麻等。表1列出 了近几年世界上几种主要麻纤维的产量旧J。可以 看出，近几年来亚麻与苎麻的产量迅猛增加，而其他 麻类产品的产量也比较稳定，这为麻纤维复合材料 的发展提供了强有力的支持。与此同时，麻纤维复 合材料的开发应用也扩大了麻纤维的应用范围，增 加了其附加值，推广了麻产业在世界范围内的发展。 图1亚麻纤维的SEM截面图 收稿日期：2009-05-26 作者简介：张璐(1980-)，女，在读博士，讲师，主要从事复合材料方面的研究。 FRP／CM2010．No．3 万方数据 82 麻纤维增强热塑性复合材料及其开发应用 2010年5月 1．2．2力学性能 是热塑性复合材料的主要工艺参数。其中，聚合物 总的来说，天然纤维具有较高的强度、模量和较 的熔融黏度是最为重要的成型工艺参数，它决定着 小的密度，非常适合用作复合材料的增强体。表2 成型工艺状态和产品性能。若树脂熔融黏度过低， 给出了部