不饱和聚酯树脂大麻纤维复合材料性能的研究.pdf

甫义，等：饱和聚酯树脂／大麻纤维复合材料性能的研究

不饱和聚酯树脂／大麻纤维复合材料性能的研究术

雷文杨涛．
(南京林业大学信息学院，南京210037)

摘要采用模压工艺制备了不饱和聚酯(UP)树脂／大麻纤维复合材料，研究了大麻纤维加入量及纤维的碱处
理、乙酰化处理及偶联剂处理对复合材料力学性能的影响；采用傅立叶变换红外光谱仪对复合材料的结构进行了表
征和分析。结果表明，随着大麻纤维含量的增加，uP树脂／大麻纤维复合材料的拉伸弹性模量逐渐增加，拉伸强度、
弯曲强度、弯曲弹性模量及冲击强度等均先降低而后逐渐增大；偶联剂处理对复合材料力学性能的改善效果最好；
偶联荆与纤维之间发生了酯化反应
关键词不饱和聚酯树脂大麻纤维复合材料力学性能红外光谱

近些年来利用天然植物纤维增强聚合物的研究1．2主要仪器及设备
受到了人们的广泛关注¨』，天然植物纤维质轻、比电子天平：T一500型，常熟双杰测试仪器厂；
强度高、来源广、价格便宜，fjL环保、可再生，用其与分析天平：BS124S型，精度0．0001g，北京塞
聚合物制成复合材料不仅可降低复合材料的成本，多利斯仪器系统有限公司；
而且具有易降解、无污染等优点。在所有植物纤维电热恒温鼓风干燥箱：GZX一9240MBE型，上
中，研究较多的有木纤维、麻纤维、农作物秸海博讯实业有限公司医疗设备厂；
秆等，其中，麻纤维产量大、分布广、模量高，是一平板硫化机：XLB—D350×350×2型，上海第

种应用前景广阔的聚合物用增强材料。一橡胶机械厂；
我国是大麻纤维的主产国，近年来大麻产量已电子万能试验机：CMT4204型，深圳新三思材
占世界大麻产量的1／3左右，居世界第一位。大麻料检测有限公司；
纤维细、强度高，单纤断裂强度虽然低于苎麻，但优简支梁冲击试验机：x-I．I一5型，承德市试验机
于亚麻J。我国是不饱和聚酯(UP)树脂生产和消厂；
费大国，2006年我国UP树脂的产蹙达到115万t，傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪：VERTEX70
其市场年肖费总量达到122万t_}}J。因此利用大麻型，德国布鲁克公司。
纤维增强UP树脂不仅原料来源十分丰富，而且可1．3试样制备
进一步促进UP树脂及大麻纤维的市场应用，在某1．3．1大麻纤维的制备及预处理
些场合替代玻璃钢制品，以减少环境污染，减少玻璃利用钢丝刷对大麻原麻进行梳理，将大麻原麻
纤维生产过程中的能源消耗，具有重要的经济效益细化成大麻纤维，然后将纤维切成长7ITIITI的短切
和社会效益。笔者以UP树脂为基体，大麻纤维为纤维，在105~C下烘至恒重。分别采用下列方法处
增强材料，制备了UP树脂／大麻纤维复合材料，并理：
研究了其性能。(1)碱处理配制20％浓度的NaOH溶液，将
1实验部分大麻纤维放入其中浸泡，待30min后从溶液中取
1．1主要原材料出，用水漂洗纤维，直到其为中性；
UP树脂：邻苯型，南京费隆复合材料有限责任(2)乙酰化处理使用一定量的冰乙酸，将
公司；大麻纤维放入其中浸泡，然后放入120℃的烘箱中，
大麻原麻：金海苎麻纺织公司；放置150min后从溶液中取出纤维，晾干；
氢氧化钠(NaOH)：分析纯，上海凌峰化学试剂(3)偶联剂处理称取质量分数为纤维含量
有限公司；3％的KH一570偶联剂，加入适当溶剂配制成溶液，
冰乙酸：分析纯，汕头市西陇化工厂；

偶联剂：KH一570，南京康普顿曙光有机硅化工汀苏省高校自然科学研究项目(06KJD220083)
有限公司。收稿¨期：2008—01-20

工程塑料应用2008年，第36卷，第4期

将大麻纤维放入其中浸泡，待30min后从溶液中取
出纤维，晾干。
害20
1．3．2UP树脂／大麻纤维复合材料试样制备
复合材料试样制备工艺如图1所示。
鐾15
辍

10
010203040
大麻纤维质量分数／％
(a)

f一制样H脱模H——固———L化

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图1UP树脂／大麻纤维复合材料试样制备工艺流程皇＼
＼
1．4性能测试j趔；
憩掣
拉伸性能按GB／T1447—1983测试，拉伸速率钽教
静钽
10ram／rain；弯曲性能按GB／T1449—1983测试，弯静
曲速率10ram／rain，跨距50mm；冲击性能按GB／T
1451—2005测试，摆锤能量2J。大麻纤维质量分数／％
FTIR分析：选取冲击试样，利用切片法从其断(b)
面上制样，采用ATR技术对材料进行FTIR分析。
2结果与讨论
2．1纤维含量对复合材料力学性能的影响
图2为不同大麻纤维含量对UP树脂／大麻纤
维复合材料力学性能的影响。从图2可以看出，纯
UP树脂浇注体的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分

别为15。83MPa、48。67MPa和1．80kJ／m，随着大大麻