摘 要:通過在聚乳酸（PLA）生物基材料中添加亞麻纖維來增強其壓縮性能，并探討硅烷偶聯(lián)劑濃度和亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)對PLA/Flax復(fù)合材料壓縮力學性能的影響。首先，利用掃描電鏡（SEM）對經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的亞麻纖維進行微觀結(jié)構(gòu)分析。采用熔融共混、注射成型的方法，制備了不同配比的PLA/Flax復(fù)合材料樣品。再通過100KN萬能試驗機測定了各樣品的彈性模量和屈服強度。最后，利用掃描電鏡對復(fù)合材料的截面進行微觀結(jié)構(gòu)分析，揭示材料內(nèi)部的纖維分布和界面特性。研究發(fā)現(xiàn)：當亞麻纖維含量為5.25%且經(jīng)過2%硅烷偶聯(lián)劑處理時，復(fù)合材料的彈性模量達到最大值0.63GPa，比純PLA材料提高了24.2%；屈服強度提升至124.7MPa，增幅達到15.6%。且，濃度為2%硅烷偶聯(lián)劑處理的亞麻纖維與聚乳酸具有更緊密的界面相容性。
關(guān)鍵詞: 生物基復(fù)合材料；亞麻纖維；硅烷偶聯(lián)劑；壓縮性能
纖維增強聚合物（FRP）是以聚合物材料作為基體相，纖維材料作為增強相，通過注射成型、模壓成型等物理方法混合而成的新型復(fù)合材料。FRP因其輕量、高強度的特性得到了廣泛應(yīng)用（竺鋁濤，2013；明君劍，2020）。傳統(tǒng)的FRP主要依賴于碳纖維、玻璃纖維等無機人造纖維作為增強相。然而，傳統(tǒng)的復(fù)合材料在制備過程中存在高能耗和廢棄物處理困難等問題，與全球日益增長的可持續(xù)化發(fā)展需求不符。針對這些問題，尋求更環(huán)保、可持續(xù)的替代材料變得至關(guān)重要。植物纖維以其天然、可再生、低成本特性，在替代傳統(tǒng)塑料材料方面顯現(xiàn)出廣泛潛力，已應(yīng)用于包裝、生物醫(yī)學和汽車工業(yè)等領(lǐng)域（Mukherjeeetal.，2011；Kongetal.，2020）。
在植物纖維增強熱塑性復(fù)合材料的研究中，亞麻纖維因其高強度和剛性的特點，成為了理想的增強材料之一（Lietal.，2022）。但是，亞麻纖維中木質(zhì)纖維素含有強極化羥基，導致纖維具有極性和親水性。這一特性影響了復(fù)合材料的界面相容性，使得亞麻纖維與聚合物基質(zhì)之間的黏附性較差，最終影響材料的物理和機械性能（Goudenetal.，2019；More，2021）。為了解決這一問題，可通過對纖維進行表面改性處理以改善纖維-基質(zhì)的黏合性（Vermaetal.，2017）
在天然纖維復(fù)合材料的改性研究領(lǐng)域，學界主要采用化學和物理兩種改性方法。化學改性主要包括堿處理、酸處理及使用偶聯(lián)劑（張友源等，2023）。Arbelaizetal（.2005）利用馬來酸酐聚丙烯共聚物作為相容劑對亞麻纖維進行改性。結(jié)果表明，新的相容劑有效提升了其與聚丙烯（PP）基質(zhì)的界面相容性，從而顯著增強了復(fù)合材料的整體機械性能；Georgiopoulosetal（.2018）深入分析了不同濃度的硅烷偶聯(lián)劑對亞麻纖維增強聚乳酸（PLA）復(fù)合材料彎曲性能的影響。發(fā)現(xiàn)適當濃度的硅烷偶聯(lián)劑處理可以改善PLA與亞麻纖維間的界面結(jié)合，而過高濃度的處理則可能適得其反，降低材料的力學性能。Nicolasetal（.2014）及其團隊采用了一種優(yōu)化的有機硅處理方法，并通過FTIR分析、機械測試和掃描電子顯微鏡（SEM）等多種技術(shù)，揭示了化學改性處理背后的微觀結(jié)構(gòu)和分子機制。Belgacemetal（.2007）的研究表明，將纖維用硅烷溶液處理能生成比氫鍵更強的醚鍵，從而提高材料的穩(wěn)定性。Oksman（1998）使用三醋酸作為增塑劑，成功提高了纖維與基體之間的黏合力，進一步優(yōu)化了復(fù)合材料的性能。
聚乳酸（PLA）是一種以乳酸單體聚合形成的生物降解高分子聚合物，因其優(yōu)異的機械性能及可降解性，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求（李桂麗等，2023）。然而，PLA在壓縮強度和熱穩(wěn)定性方面的局限，限制了其在高性能應(yīng)用場景中的使用（Ilyasetal.，2022）。為了克服這個問題，許多學者將目光聚焦于以天然植物纖維作為增強材料，來提升PLA的機械性能（Samiretal.，2022）。Muetal.（2023）通過機械測試和材料表征技術(shù)研究了亞麻、黃麻、苧麻等纖維增強PLA復(fù)合材料的力學性能，提出了性能預(yù)測方法，發(fā)現(xiàn)了亞麻纖維的正向增強效果及特定纖維濃度對材料性能的正面影響。Sanivadaetal（.2020）探討了植物纖維的物理和化學處理方法，發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化纖維和PLA的結(jié)合，可以顯著提高復(fù)合材料的性能。Motruetal（.2020）分析了不同亞麻纖維質(zhì)量比例對復(fù)合材料力學性能的影響。實驗結(jié)果表明，在高纖維質(zhì)量比例下，亞麻纖維的添加能顯著改善復(fù)合材料的抗拉強度。Liangetal（.2021）等通過擠出-滾壓工藝制備長劍麻纖維增強聚乳酸復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)該工藝能顯著提升材料的機械性能。Preetetal（.2021）探討了模具溫度和纖維體積分數(shù)對非結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中亞麻/PLA復(fù)合材料機械性能的影響，發(fā)現(xiàn)成型溫度在170℃時具備最好的機械性能。
亞麻纖維是一種柔性纖維，其取向分布受到相互纏繞和彎曲的影響，相較于剛性纖維（比如：碳纖維或玻璃纖維），更難以通過流體對流來影響其取向。柔性纖維因纏繞而導致的取向分布呈現(xiàn)不定向均勻性，對復(fù)合材料的增強效果影響相對較小（Dottoetal.，2019）。綜上所述，前人對于提升植物纖維復(fù)合材料性能的措施主要集中在選擇不同類型的植物纖維、改性方法和探索各種注塑工藝條件對拉伸、彎曲性能的影響。在現(xiàn)有文獻中，關(guān)于壓縮性能的研究仍相對較少，尤其是在植物纖維增強PLA復(fù)合材料的應(yīng)用方面。本研究采用PLA作為聚合物基質(zhì)，探討亞麻纖維增強的PLA復(fù)合材料的性能。制備了經(jīng)過不同濃度硅烷偶聯(lián)劑改性的亞麻纖維樣本，對單根纖維進行掃描電鏡微觀觀察；通過熔融共混、注射成型制備試驗樣品，利用萬能試驗機對其進行壓縮試驗；利用掃描電鏡對PLA/Flax復(fù)合材料纖維與基底進行界面相容性分析，深入探討不同條件下PLA/Flax復(fù)合材料的壓縮性能。這些為該材料的推廣和應(yīng)用提供了更全面、更深入的數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。
1.實驗與方法
1.1實驗材料
在本研究中，所使用原材料包括：聚乳酸（PLA）生物降解塑料原料，其密度為1.08g/cm3，熔融指數(shù)為7.0g/（10min）；亞麻纖維（旌德縣金維麻業(yè)有限公司），平均直徑為10μm；以及硅烷偶聯(lián)劑-氨丙基三乙氧基硅烷（濟南興飛隆化工有限公司）。試驗儀器有電熱鼓風干燥箱（型號：DHG-9240A）、微型桌面注塑機（四川圣鼎悅科技有限公司，型號：mini-100型）、臺式掃描電子顯微鏡（型號：PhenomPro）、微機控制電子萬能試驗機（型號：E45.105）。
1.2實驗設(shè)計
本研究采用正交試驗法來對亞麻纖維增強聚乳酸（PLA/Flax）復(fù)合材料進行多因素綜合分析。正交試驗法是一種高效且系統(tǒng)的實驗設(shè)計方法，在涉及多個變量的實驗中，可以用相對較少的試驗次數(shù)獲取全面而深入的數(shù)據(jù)。如表1所示，本實驗采用不同的硅烷偶聯(lián)劑濃度、亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)作為變量，并探討其對PLA/flax復(fù)合材料壓縮力學性能的影響。
表1 正交實驗表
1.3亞麻纖維表面改性處理
本實驗利用硅烷偶聯(lián)劑KH550對亞麻纖維的表面進行改性處理，以硅烷偶聯(lián)劑作為表面涂層覆蓋纖維表面的微孔，并滲透到微孔中形成纖維表面的機械聯(lián)結(jié)。硅烷偶聯(lián)劑水解后，結(jié)構(gòu)中帶有2個不同的官能團，官能團與纖維的親水性基團和基質(zhì)中的疏水性基團相互作用，在兩者之間形成橋梁。天然纖維的硅烷處理反應(yīng)過程是硅烷水解生成硅醇（Si—OH）基團，再與纖維表面的羥基反應(yīng)，如圖1所示。
圖1 亞麻纖維硅烷化過程示意圖
1.3.1亞麻纖維改性
在本研究中，為改性亞麻纖維，采用無水乙醇作為溶劑，制備了1%、2%、5%三種不同濃度的硅烷偶聯(lián)劑KH550溶液。稱重15g的亞麻纖維，將其浸泡在這些溶液中進行處理。處理時間為4h，以確保硅烷偶聯(lián)劑能夠充分滲透纖維，并與其表面反應(yīng)，從而改善亞麻纖維與聚乳酸基體之間的界面相容性。改性處理后，將處理過的纖維進行過濾，并用大量清水沖洗，去除纖維上可能殘留的未反應(yīng)的偶聯(lián)劑和溶劑，確保纖維的純凈度。重復(fù)此過程4-5次，直至濾水清澈。將清洗干凈的亞麻纖維放入預(yù)熱至80℃的電熱鼓風干燥箱中進行烘干，烘干時間8h，直至干燥至恒重，以保持纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
1.3.2亞麻纖維的微觀結(jié)構(gòu)變化
為了探究改性過程對亞麻纖維微觀結(jié)構(gòu)的影響，對未經(jīng)處理的原始纖維以及經(jīng)過不同KH550濃度處理的亞麻纖維進行掃描電子顯微鏡觀察。掃描電子顯微鏡的參數(shù)設(shè)置為：加速電壓10kV，束流強度調(diào)節(jié)至最適點，采用混合探頭模式（背散射+二次電子）。為確保圖像的高質(zhì)量和清晰度，圖像分辨率為1920×1200。通過SEM觀察，可以直觀比較原纖維與經(jīng)過不同條件改性處理的纖維之間的微觀形態(tài)差異。原始纖維（a1）、1%硅烷偶聯(lián)劑處理纖維（b1）、2%硅烷偶聯(lián)劑處理纖維（c1）以及5%硅烷偶聯(lián)劑處理纖維（d1）在800倍和3200倍放大率下的微觀形貌，如圖2-3所示。
圖2 原纖維（a1、a2 ）和1%偶聯(lián)劑處理纖維（b1、b2 ）的微觀形貌圖
圖3 2%偶聯(lián)劑處理纖維（c1、c2 ）和5%偶聯(lián)劑處理纖維（d1、d2 ）的微觀形貌圖
可以看出，未經(jīng)過改性的纖維表面有明顯的雜質(zhì)顆粒，且較為透明。對比a2，c2的微觀形貌圖可以發(fā)現(xiàn)改性后的纖維表面出現(xiàn)了一層新的薄膜，均勻覆蓋在纖維表層，纖維有了更清潔和更平滑的外觀。這層薄膜主要由硅氧烷基團構(gòu)成，它與PLA基底之間的結(jié)合既包括物理吸附，也存在與PLA分子發(fā)生化學反應(yīng)形成的共價鍵，從而提供更穩(wěn)定、更強的界面結(jié)合。在3200倍的放大倍數(shù)下，可以清晰地觀察到硅烷偶聯(lián)劑與纖維表面反應(yīng)在纖維表面留下的一層鍍膜。觀察b2，c2和d2可以發(fā)現(xiàn)，隨著硅烷偶聯(lián)劑濃度的增大，其纖維表面的鍍層也越厚。
1.4 PLA/Flax復(fù)合材料制備
在制備PLA/Flax復(fù)合材料過程中，將PLA原料在電熱鼓風干燥箱中進行預(yù)熱處理。加熱溫度設(shè)定為80°C，持續(xù)時間為4h，以去除材料中的水分，并防止在后續(xù)加工過程中產(chǎn)生氣泡或影響材料性能。亞麻纖維同樣在干燥箱中進行干燥處理，確保纖維干燥且無水分，保證纖維與PLA的良好結(jié)合。
對改性好的亞麻纖維進行裁剪，裁剪為平均長度為3.88mm的短纖維，以研究不同纖維質(zhì)量分數(shù)對復(fù)合材料性能的影響。根據(jù)實驗設(shè)計，分別配備了質(zhì)量分數(shù)為1.66%、3.48%和5.25%的亞麻纖維和PLA材料。按照正交實驗表所示，配備不同KH550濃度處理的纖維和不同質(zhì)量分數(shù)的PLA/Flax復(fù)合材料原料。采用熔融共混、注射成型工藝對其產(chǎn)品進行加工，注塑機螺桿直徑為14mm，最大注射壓力為16MPa，注射行程最大距離為250mm。注塑機采用三段PID精準控溫加熱，可對模具加熱。為確保PLA和亞麻纖維在注射成型過程中獲得充分的熔融和均勻分布，將熔體溫度設(shè)置為190℃，模具溫度設(shè)置為50℃，避免PLA在高溫下發(fā)生水解。在注塑過程完成后，利用激光切割器對PLA/亞麻復(fù)合材料進行切割，將所有制品都切割為20mm×20mm×3mm的方形樣品，保證后續(xù)壓縮性能測試尺寸的一致性。
1.5 壓縮力學性能測試
利用100kN萬能實驗機對PLA/Flax復(fù)合材料進行壓縮力學性能測試。試驗根據(jù)GB/T1041—2008《塑料壓縮性能的測定》進行，以獲得其載荷-位移曲線。在試驗開始前，所有樣品均在室溫下預(yù)處理24h，以消除因為存儲條件引起的殘余應(yīng)力。將樣品置于試驗機的壓縮夾具中，加載速率被設(shè)定為2mm/min，實際最大壓縮載荷力為90kN。試驗機自動記錄載荷和位移的數(shù)據(jù)，載荷傳感器的精度為±0.01N，位移傳感器的精度為±0.001mm，各樣品之間的重復(fù)性良好，誤差范圍控制在接受的標準之內(nèi)，確保數(shù)據(jù)的高精度和可重復(fù)性。實驗室溫度為21.5℃，對裁剪得到的7個產(chǎn)品（見表1）進行壓縮性能測試，記錄相應(yīng)的力與位移數(shù)據(jù)。
通過試驗得到力與位移的數(shù)據(jù)，計算其應(yīng)力應(yīng)變。應(yīng)力-應(yīng)變計算公式為σ=F/A，ε=?L/L0.其中，σ表示應(yīng)力（MPa），F(xiàn)為壓縮載荷，A是樣品的初始橫截面積，ε為應(yīng)變，?L為樣品的位移，L0是樣品的初始厚度。
2 實驗結(jié)果
2．1 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線
通過實驗的載荷-位移數(shù)據(jù)，得到試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖4所示。圖4為純PLA與不同亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)和不同KH550濃度處理的PLA/Flax復(fù)合材料在壓縮試驗下的力學響應(yīng)。每條曲線代表了相應(yīng)材料在逐漸增加壓縮載荷、直至載荷加載至90KN時的性能。
圖4 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
從圖4可以看出，所有樣品在初始加載階段表現(xiàn)出類似的線性彈性行為。該階段材料的變形是可逆的，并且與載荷力成正比。隨著應(yīng)力的增加，每個樣品都達到了一個明顯的屈服點，此時材料開始出現(xiàn)塑性變形，應(yīng)力增加不再導致應(yīng)變的線性增加。在屈服之后，曲線進入了一個彎曲的平臺區(qū)，材料進入硬化階段。應(yīng)變繼續(xù)增加，但應(yīng)力的增加速度卻減慢。與純PLA相比，含有亞麻纖維的復(fù)合材料在達到屈服點之前表現(xiàn)出更高的斜率，這表明纖維的加入提高了材料的彈性模量。經(jīng)過濃度為2%的硅烷偶聯(lián)劑處理，纖維含量為5.25%的試樣彈性模量最大。隨著亞麻纖維含量的增加，樣品的屈服強度和彈性模量也有所提高，這意味著亞麻纖維的增強效果顯著。然而，在相同纖維質(zhì)量分數(shù)但硅烷處理濃度較高的樣品中，其屈服強度并未隨之繼續(xù)提高，這可能是由于界面相容性和纖維分散狀態(tài)的影響。且硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)化復(fù)合材料界面相容性可能存在一個閾值，超過后會導致其性能降低。
2.2 材料的剛度和強度特性
本研究對PLA/Flax復(fù)合材料的彈性模量和屈服強度進行了評估。彈性模量是表征材料剛度的關(guān)鍵力學參數(shù)，是材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比例關(guān)系。屈服強度是材料在塑性變形前能承受的最大應(yīng)力，是決定材料適用性的關(guān)鍵參數(shù)。通過壓縮試驗測定了各個樣品的彈性模量和屈服強度，如圖5所示。
圖5（a）為PLA/Flax復(fù)合材料各樣品的彈性模量。經(jīng)測定，純PLA材料樣品的彈性模量為0.50GPa。以純PLA材料的彈性模量作為參考基準，隨著亞麻纖維的加入，PLA/Flax復(fù)合材料樣品的彈性模量整體增加。這說明，在受到相同應(yīng)力時，PLA/Flax復(fù)合材料相較于純聚合物材料產(chǎn)生了更少的應(yīng)變，呈現(xiàn)了較高的剛度。即使含量為1.66%的亞麻纖維復(fù)合材料也比純PLA有著更高的彈性模量（0.56GPa）；在亞麻纖維含量為5.25%時，PLA/Flax復(fù)合材料的彈性模量提升最為顯著，達到了0.63GPa，同比純PLA材料的彈性模量提升了24.2%。
在相同亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)的PLA/Flax復(fù)合材料中，隨著KH550濃度的增加，其彈性模量增加趨勢存在一個閾值。當亞麻纖維含量為1.66%時，觀察A1和A2的彈性模量，其彈性模量隨著偶聯(lián)劑濃度增大而增加。觀察A6，當亞麻纖維為2%KH550處理時，樣品呈現(xiàn)最大彈性模量（0.63GPa）。圖6（b）為2%硅烷處理的樣品微觀形貌圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，KH550處理過的亞麻纖維，在PLA基底表面形成了更緊密的網(wǎng)絡(luò)，提高了PLA/Flax復(fù)合材料的整體剛度。觀察A6和A7，可以發(fā)現(xiàn)當硅烷偶聯(lián)劑處理濃度為5%時，PLA/Flax復(fù)合材料彈性模量下降至0.61GPa，說明KH550濃度在超過2%的閾值后，會導致PLA/Flax復(fù)合材料的剛度降低。
圖5（b）所示的純PLA材料的屈服強度為107.8MPa，以此作為比較基準。隨著亞麻纖維的加入，屈服強度出現(xiàn)了普遍的提升，對PLA/Flax復(fù)合材料的力學性能產(chǎn)生了正面影響。亞麻纖維含量為1.66%、KH550濃度為1%時，PLA/Flax復(fù)合材料的屈服強度增加至116.8MPa；當KH550濃度提高到5%，屈服強度進一步增加到118.4MPa。在纖維質(zhì)量分數(shù)同為3.48%，KH550濃度分別為1%、2%的試樣中，其屈服強度也有所增加。由結(jié)果分析可知，KH550濃度的提升，對亞麻纖維與PLA基體之間的界面結(jié)合起了積極作用，其力學性能增加。但當亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)均為5.25%，KH550濃度分別為2%、5%時，PLA/Flax復(fù)合材料的屈服強度略有下降（KH550濃度為5%時，降至123.6MPa）。可以發(fā)現(xiàn)，硅烷偶聯(lián)劑濃度過大時會導致其界面相容性發(fā)生逆向變化，影響復(fù)合材料的力學性能。這說明硅烷偶聯(lián)劑在優(yōu)化PLA/Flax復(fù)合材料界面相容性時存在一個閾值，超過后會導致其力學性能降低。當PLA/Flax復(fù)合材料試樣中亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)為5.25%，濃度為2%時，其屈服強度呈現(xiàn)出最大值（124.7MPa），相比純PLA材料屈服強度提升了15.6%。
圖5 純PLA材料與亞麻纖維復(fù)合材料的力學特性
2.3 微觀結(jié)構(gòu)與界面相容性分析
復(fù)合材料的力學性能不僅取決于其組成材料的特性，還取決于基底與纖維之間的相互作用和界面的質(zhì)量。為了分析樣品經(jīng)過高濃度硅烷偶聯(lián)劑處理后力學性能出現(xiàn)下降的原因，本文利用掃描電鏡分別對2%和5%KH550濃度處理的纖維在PLA基體中的微觀界面進行了觀察。圖6為PLA/Flax復(fù)合材料截面的微觀形貌圖。
如圖6（a）所示，黃圈內(nèi)的部分纖維在壓縮過程中發(fā)生了明顯的斷裂現(xiàn)象，纖維的斷裂說明其在復(fù)合材料中有效承擔了載荷，對提高復(fù)合材料的強度起了關(guān)鍵作用，同時也解釋了纖維的加入使得材料壓縮力學性能顯著提升的原因。在5%硅烷處理濃度下，纖維與PLA基體之間存在明顯的空隙，纖維拉出現(xiàn)象明顯，說明硅烷層的過度沉積妨礙了纖維與基體之間的充分黏結(jié)，導致載荷力傳遞不均，從而影響了復(fù)合材料的壓縮剛度。相比而言，2%KH550處理的纖維在壓縮后展現(xiàn)出更加緊密的界面黏結(jié)，纖維與基體之間的界面相容性更強，能有效地傳遞應(yīng)力，進而提高了PLA/Flax復(fù)合材料的屈服強度和彈性模量，如圖6（b）所示。這證實了在處理亞麻纖維時存在硅烷偶聯(lián)劑濃度閾值，過高的濃度會影響復(fù)合材料的界面相容性。
圖6 PLA/Flax復(fù)合材料截面的微觀形貌圖
3 結(jié)論
本文利用硅烷偶聯(lián)劑對亞麻纖維進行表面改性，制備了經(jīng)過不同濃度硅烷偶聯(lián)劑改性的亞麻纖維樣本，對原纖維和經(jīng)過1%、2%、5%KH550濃度處理的單根纖維進行了SEM觀察。觀察發(fā)現(xiàn)，改性后的亞麻纖維相較于原纖維表面出現(xiàn)了一層新的薄膜，且其表面鍍層厚度隨著硅烷偶聯(lián)劑濃度增大而增加。
通過熔融共混、注塑成型制備了七組試驗樣品，樣品尺寸均為20mm×20mm×3mm，利用100kN萬能試驗機，設(shè)定最大載荷力為90kN對其進行壓縮試驗，測定了試驗樣品的彈性模量與屈服強度。主要結(jié)論如下：
1）在亞麻纖維質(zhì)量分數(shù)為5.25%，處理濃度為2%時PLA/Flax復(fù)合材料呈現(xiàn)最大的彈性模量0.63GPa，對比純PLA材料其彈性模量顯著提升，剛度增加了24.2%。
2）當KH550濃度超過2%閾值后，亞麻纖維與PLA基底間的界面相容性會發(fā)生逆向變化，其整體力學性能降低。利用SEM對PLA/Flax復(fù)合材料纖維微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，發(fā)現(xiàn)高濃度KH550處理的亞麻纖維與PLA基底相容界面出現(xiàn)了明顯的纖維拉出和界面脫黏現(xiàn)象，進一步證實了2%KH550濃度處理的亞麻纖維與聚乳酸基底具有更好的界面相容性。
參考文獻
竺鋁濤,2013.汽車用碳纖維復(fù)合材料加工成型工藝研究進展[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟,29(1):59-62.
李桂麗,許京生,馮巧,等,2023.可降解塑料聚乳酸共混增韌改性進展[J].塑料,52(5):134-139.
明君劍,2020.汽車輕量化材料及制造工藝研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,56(10):146-147.
張友源,金少瑾,徐翠翠,等,2023.生物復(fù)合材料中植物纖維改性研究進展[J].現(xiàn)代化工,43(1):77-81.
ARBELAIZ A,FERNÁNDEZ B ,RAMOS J A, et al,2005.Mechanical properties of short flax fibre bundle/ polypropylene composites: Influence of matrix/fibre modification,fibre content,water uptake and recycling [J].Compos Sci Technol,65(10):1582-1592.
BELGACEM M N,SALON M C, GERBAUD G,et al,2007.Studies of interactions between silane coupling agents and cellulose fibers with liquid and solid-state NMR[J].Magn Reson Chem,45(6):473-483.
DOTTO D, MARCHIOLI C,2019. Orientation,distribution, and deformation of inertial flexible fibers in turbulent channel flow[J].Acta Mech,230(2):597-621.
GEORGIOPOULOS P,KONTOU E,GEORGOUSIS G, 2018.Effect of silane treatment loading on the flexural properties of PLA/Flax unidirectional composites[J].Compos Commun,106-10.
GOUDEN H,BOURMAUD A,BALEY C, et al,2019.Flax fibers for composite reinforcement:Exploring the link be‐tween plant growth,cell walls development,and fiber properties [J].Front Plant Sci,10:411.ILYAS R A,ZUHRI M Y M ,AISYAH H A, et al,2022. Natural fiber-reinforced polylactic acid,polylactic acid blends and their composites for advanced applications[J].Polymers,14(1):202-202.
KONG F B,HE Q L,PENG W,et al,2020.Eco-friendly flame retardant poly(lactic acid) composites based on banana peel powders and phytic acid:Flame retardancy and thermal property[J].J Polym Res,27(8):1-12.
LIANG Z, WU H,LIU R,et al,2021.Preparation of long sisal fiber-reinforced polylactic acid biocomposites with highly improved mechanical performance[J].Polymers,13(7):1124.
LI H,TANG R,DAI J,et al,2022.Recent progress in flax fiber-based functional composites[J].Adv Fiber Mater ,4(2):1-14.
MORE A P ,2021.Flax fiber-based polymer composites:A review[J].Adv Compos Hybrid Mater,5(1):1-20.
MOTRU S,ADITHYAKRISHNA V H,BHARATH J,et al,2020.Development and evaluation of mechanical proper-ties of biodegradable PLA/Flax fiber green composite laminates[J].Mater Today Proc,24:641-649.
MUKHERJEE T , KAO N ,2011. PLA based biopolymer reinforced with natural fibre:A review[J].J Polym Environ,19(3):714-725.
MU W,CHEN X,LI S,et al,2023.Mechanical performances analysis and prediction of short plant fiber-reinforced PLA composites[J]. Polymers,15(15):3222.
NICOLAS L M, ANNE B,2014.Study of the interface in natural fibres reinforced poly(lactic acid) biocomposites modified by optimized organosilane treatments[J].Indus‐trial Crops Products ,52:481-494.
OKSMAN K,GLEMONS C,1998. Mechanical properties and morphology of impact modified polypropylene-wood flour composites[J].J Appl Polym Sci,67(9):1503-1514.
PREET I J S，SEHIJPAL S，VIKAS D，et al，2021.Flax fiber reinforced polylactic acid composites for non-structural engineering applications：Effect of molding temperature and fiber volume fraction on its mechanical properties［J］. Polym Compos，29（9）：S780-S789.
SAMIR A,ASHOUR F H,ABDEL HAKIM A A,et al,2022.Recent advances in biodegradable polymers for sustainable applications[J].NPJ Mater Degrad,6(1):68.
SANIVADA U K ,MÁRMOL G,BRITO F P ,et al, 2020.PLA composites reinforced with flax and jute fibers: A review of recent trends, processing parameters and mechanical properties[J].Polymers,12(10):2373- 2373.
VERMA D ,JAIN S ,2017.Effect of natural fibers surface treatment and their reinforcement in thermo-plastic polymer composites:A review[J].Curr Org Synth,14 (2):186-199.
文章摘自:冉慧俊,黃泊樺,楊耿超,王卓霖,李明洋,姚清河,亞麻纖維增強生物基材料的壓縮特性.[J].中山大學學報.10.13471/j.cnki.acta.snus. ZR20240055?
