特殊纤维增强聚丙烯复合材料研究进展

      对天然材料纤维、聚合物纤维、纤维组合材料及连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究近况进行了综述，并对它们进行了展望。

       聚丙烯(PP)是一种成本低、性能优异、用途广泛的高分子聚合物材料。在通用塑料工程化的研究和开发中，PP是最具有发展潜力的材料之一。通过玻纤增强改性的PP复合材料，在性能价格方面高于常用的聚酯、尼龙、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(ABS)等工程塑料，因此具有广泛的应用领域，成为目前应用广泛的树脂基复合材料。但是，它们仍有现实性的不足：(1)价格相对较高（与植物纤维相比）；(2)回收再利用困难，会造成环境污染；(3)成型加工相对困难；(4)为满足某一特定性能的要求，还必须用纤维的组合增强；(5)在短切纤维粒料
满足不了力学性能要求的场合，还必须使用长纤维增强。而植物纤维、聚合物纤维、长玻璃纤维、针状填料增强PP复合材料，不仅具有纤维增强PP材料的普遍优点，而且还具有一些普通玻纤增强PP复合材料无法比拟的优势。

       植物纤维价廉易得，具有生物降解性，其高填充量的增强PP复合材料具备一定的环境相容性，是一种可减轻白色污染的新材料，还可提高材料对人体的亲和性。同时这类纤维大多来自其他产业（尤其是纺织工业与木材加工业）的废、副产品，不仅价格极其低廉，而且还具有极好的社会效益与经济效益。植物纤维加入PP中，在提高材料的刚度、强度的同时，但也会导致脆性增加、相容性不好及其他性能（如耐水性、流动性等）变坏，故需进行增韧、增容和改性等。目前，所使用的植物纤维，有剑麻纤维、苎麻亚麻纤维、黄麻纤维与木纤维等。另外，也有使用蛋白质纤维的，如蚕丝等。

       剑麻纤维(SF)由于其吸水性，通常与憎水性的聚烯烃不相容，导致了界面键合较弱而限制了SF在基体中的良好分散。表面接枝改性可提高界面相容性，使用聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA)表面接枝SF来增强PP，可增强PP与SF之间的作用力，改善材料的热稳定性，提高PP的模量和韧性，诱导p晶型PP的生成，提高PP相的结晶度，降低无定型PP的玻璃化转变温度‘1]。用马来酸酐接枝PP、氢氧化钠、异氰酸盐、苄基氯化物和高锰酸钾对纤维进行处理同样可改善界面的相容性。使用等离子体氧处理体系也可改善PP的抗冲击性。

       对于木纤维增强PP加入三元乙丙橡胶(EPDM)进行增韧，可在高木纤维含量下基本保持纯PP的力学性能；对于木纤维一般采用马来酸酐接枝PP(PP -g- MAH)做相容剂，可有效地增加基体与木纤维之间的粘合作用‘5]。苎麻纤维也一样，存在纤维与基体间的界面结合性不好的问题，可以利用界面改性来改善，从而提高性能。蚕丝纤维用于PP的增强时，经马来酸酐接枝PP改性的丝纤维增强PP复合材料，其悬臂梁冲击值与玻纤增强PP的一样，且其拉伸强度与弹性模量也会随着丝含量的增加而提高。对于黄麻纤维增强，纤维的长度和分散很重要，如果纤维分散好，纤维长度也适当，可获得高强度复合材料；纤维的吸湿性也很重要，如果纤维吸潮，则材料的性能将急剧下降。

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