香蕉纤维表面改性和其增强环氧树脂复合材料性能研究.pdf

第37卷 第 12期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．37 No．12 2008年 12月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Dec．2008 香蕉纤维的表面改性及其增强环氧树脂 复合材料的性能研究 庞锦英，莫羡忠，梁 艺，唐忠平，莫小翠 (广西师范学院化学系，广西 南宁 530001) 摘 要：采用硅烷偶联剂(A一174)偶联、高锰酸钾接枝和乙酰化包覆等3种方法对香蕉纤维进行表面改性，制 备了改性香蕉纤维增强环氧树脂复合材料，测试其拉伸、弯曲、压缩、冲击等力学性能。结果表明，偶联、接枝、包覆 等表面改性均能明显改善香蕉纤维与基体树脂的相容性，提高复合材料的力学性能，其 中偶联改性的效果最好。 当改性香蕉纤维含量为lOwt％时，与未改性的香蕉纤维比较，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度分别提高 了1．8、1．0．2．6倍；随着纤维含量的增加，复合材料的力学性能明显提高。 关键词：香蕉纤维；表面改性；环氧树脂；复合材料 中图分类号 ：0636．11 文献标识码：A 文章编号：1671—9905(2008)12—0006—04 天然纤维复合材料以其优越的理化性能、人体 1．2 香蕉纤维的提取及表面改性 亲和性及绿色环保等优点，广泛应用于建筑及包装 采用压榨、漂白、清洗、烘干的方法从香蕉茎中 材料等领域。近年来天然纤维复合材料的研究与开 提取香蕉纤维55【J，并采用以下方法对香蕉纤维进行 发应用，正受到越来越多研究者的关注u~4J。香蕉 表面改性： 是广西区内大规模种植的经济作物，全区香蕉种植 (1)用硅烷偶联剂A一174进行偶联。往95％ 面积约6．24万公顷，年产量 107．34万t，约 占中国 的乙醇水溶液中加入浓度为0．6％的A一174型硅 总产量的 1／5。长期以来人们只食香蕉果肉，香蕉 烷偶联剂，比例为6：4，充分混合 1h，用醋酸调节 茎叶等则随意丢弃或堆放，既浪费资源又污染环境。 pH为4，把香蕉纤维放入上述溶液中浸泡 1．5h，取 从我区丰富的香蕉茎中分离提取香蕉纤维制备成复 出香蕉纤维并在 70℃恒温烘箱中干燥。 合材料，对我区的经济发展具有重要的意义。但是 (2)乙酰化包覆 66【j。将经过碱处理的香蕉纤维 天然纤维的吸湿性较大，与基体树脂的粘结性较差， 用稀酸中和，水洗晾干，再放入 5O％醋酸中浸泡2 复合材料的冲击强度较低，这些缺点会限制天然纤 h，用蒸馏水洗涤，在 70℃烘箱恒温中烘干。 维复合材料的应用。本文采用3种不同方法对香蕉 (3)高锰酸钾接枝。把经过碱处理的香蕉纤维 纤维进行改性，并将改性香蕉纤维作为增强材料，制 与浓度为0．005％～0．205％的高锰酸钾溶液一起 备了香蕉纤维增强环氧树脂复合材料，并研究了材 放入丙酮溶液中改性 1rain，然后晾干。 料的力学性能。 改性前后香蕉纤维的强度测试依据GB5886— 1986(苎麻单纤维断裂强度试验方法》进行。本实验 1 实验部分 把纤维切成 150lnlTl长，然后将其分成不能再分的 1．1 主要原料与仪器 纤维作为试样，在万能试验机上测 50根纤维为一束 原料：环氧树脂E一44和低分子量聚酰胺树脂 的试样，每种试样测5次，取平均值。隔距 100mm．， 65o(工业品)、氢氧化钠(AR)、偶联剂A