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近些年来,随着环境污染问题的日益严重,可再生、可降解的生物高分子材料成为人们的研究热点。与传统化学纤维和玻璃纤维相比,天然纤维具有比强度高、可降解等优点,将逐渐取代传统纤维在复合材料中的应用。聚丙烯是一种通用塑料,具有耐热、易加工等特点。天然植物纤维可以作为聚丙烯的增强材料,提高复合材料的综合使用性能。本研究主要探索通过化学改性麻纤维来提高麻纤维增强聚丙烯复合材料的阻燃性和吸湿性能的方法,以制备综合性能优异的低成本天然纤维增强复合材料。为了改善天然纤维增强聚丙烯(PP)复合材料的吸湿性和力学性能,本研究对亚麻布在碱处理的基础上分别进行了三种简单的水相改性:即硅烷偶联剂:N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(AAPTS),表面活性剂:十八烷基三甲基溴化铵(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铵(AAPTS-STAB)的硅烷偶联剂-表面活性剂协同改性。红外分析可知,经三种改性方法处理后,亚麻布表面都被成功接枝上了烷基长烃链。将改性的亚麻布与PP采用熔融热压的方法制备复合材料,改善了复合材料的吸湿性,同时提高天然纤维与基体间的界面结合力及复合材料的力学性能。对复合材料进行了吸湿率、力学性能的表征与分析,研究发现,经过STAB改性后的复合材料(PPF2)的吸湿性比未处理的亚麻布复合材料(PPF)和AAPTS改性亚麻面复合材料(PPF1)分别降低了22.4%和24.5%。PPF2的拉伸强度比PPF和PPF1分别提高了30%和6%。研究结果表明,经过表面活性剂STAB改性的亚麻布在改善复合材料的吸湿性和提高其力学性能方面效果最好。本研究还采用氢氧化钠和氯化钙的混合溶液原位改性白麻纤维以提高白麻纤维的阻燃性,通过傅立叶红外光谱分析(FTIR)和扫描电镜(SEM)表征分析证明,经过无机钙盐改性后的天然纤维表面上成功的键合上了钙离子,形成了钙烷氧化物。根据FTIR和X射线衍射仪(XRD)分析热降解前后白麻纤维的成分变化可知,热降解后白麻纤维的残炭中有较多的碳酸钙。因此我们认为,燃烧过程中,白麻纤维表面的钙烷氧化物与二氧化碳反应生成碳酸钙,当温度进一步升高时,碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳,并且在分解过程中还会吸收热量,这些因素的作用改善了白麻纤维的阻燃性。将改性白麻与PP进行熔融复合制备复合材料,研究表明,添加50%的改性白麻纤维和15%聚磷酸铵的聚丙烯复合材料(PPF1-50-15R)的氧指数(LOI)为25.5%,较聚丙烯的氧指数(18.5%)提高了7%,完全达到了自熄的程度。通过拉伸测试可知,添加纤维含量为50%的改性白麻纤维复合材料(PPF1-50)的拉伸强度比聚丙烯(24 MPa)增加了38%,达到32.2 MPa,拉伸模量较纯PP的提高了3倍,达到2.97 GPa,说明无机钙盐改性纤维后更有利于改善复合材料的力学性能。通过热失重分析可知,复合材料的5%的热降解温度都高于250℃,符合大多数应用领域的使用要求,是有很好应用前景的天然纤维复合材料。