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本文研究了剑麻纤维(SF)经过蒸汽爆破和酶解处理后的结构形态以及机械性能。考察了剑麻纤维表面处理前后,化学组分、直径、含水率、耐碱性、热稳定性和抗拉强度等方面的变化。为剑麻纤维在复合材料领域的麻用提供初步的理论基础,得到以下结论:
1研究了蒸汽爆破和酶解处理对剑麻纤维化学组分的影响。结果表明:蒸汽爆破处理再未加蒸煮剂时,不仅没有减少半纤维素的含量,反而使其有所增加;以蒸馏水为蒸煮剂后半纤维素和木质素含量明显降低,再进过酶解处理后纤维素含量提高20%。
2研究了蒸汽爆破和酶解处理对剑麻纤维水溶物和苯—醇溶物含量的影响。结果表明:经过浸泡预处理和蒸煮的蒸汽爆破样品,其水溶物和苯-醇溶物含量明显降低。再经过生物酶解后,可溶性的小分子都在冲洗过程进入溶液。最终样品的水溶物和苯-醇溶物一共减少44.3%。
3研究了蒸汽爆破处理对剑麻纤维水浸液抑菌性和活性基团的影响。结果表明:剑麻纤维蒸汽爆破前后的浸提液均无抑菌现象,能初步证明蒸汽爆破并没有产成新的抑菌物质,这与红外光谱分析相一致。
4研究了蒸汽爆破和酶解处理对剑麻纤维含水率、回潮率和耐碱性的影响。结果表明:处理后剑麻纤维的含水率降低15.8%,回潮率低16.9%。这将有利于纤维与疏水性有机树脂的结合,增加两者间的相容性:并且提高了对碱液的稳定性,碱液浸泡后的质量损失减少。
5研究了蒸汽爆破和酶解处理对剑麻纤维表面形态和直径的影响。结果表明:剑麻纤维的直径细化程度提高了29%。纤维束纵向分离明显,表面的杂质减少,原纤维束间隙扩大,可得到完整和表面杂质较少的纤维丝。
6研究了蒸汽爆破和酶解处理对剑麻纤维抗拉强度的影响。结果表明:蒸汽爆破去除了部分果胶成分,一定样度上破坏了纤维的力学性能,但另一方面细化程度提高,比表面积增大,纤维与集体间结合程度随之提高,这有利于复合材料整体抗拉强度和抗摩擦性能的改善。
最后检测了剑麻纤维的热性能,结果表明:一方面实验去除了小分子杂质而增加热稳定性:另一方面,蒸汽爆破和酶解处理都增加了纤维的比表面积,却不利于纤维的热稳定性。综合两方面作用的相互抵消,最终其热稳定性提高30℃左右。因此本实验的处理方法能提高剑麻纤维增强复合材料的机械性能。