超聲預處理增強塑木復合材料

發布日期:2025-03-03 瀏覽次數:
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核心提示:塑木復合材料為植物纖維與聚合物基體 通過模壓、擠出或注塑等工藝制備得到的具有輕質、高 強度及環保特性的新型材料 ,其采用的植物纖維主 要包括木粉、秸稈及果殼等
塑木復合材料為植物纖維與聚合物基體 通過模壓、擠出或注塑等工藝制備得到的具有輕質、高 強度及環保特性的新型材料 ,其采用的植物纖維主 要包括木粉、秸稈及果殼等 ,具有來源廣泛、可再生、 可降解、密度較低及比強度較高等特點。 塑木兼具植物纖維及塑料的特點,性能較好,成本較低,被廣 泛應用于汽車、建筑、家具及包裝等領域。 塑木制備過程中,由于親水性植物纖維與疏水性聚合物難以形成較好的界面結合,產生弱結合區域, 影響了復合材料的綜合性能,因此,通過改善植物纖 維與聚合物的界面相容性,增強的性能成為該領域的研究熱點。

預處理技術能增大纖維表面的粗糙 度,降低纖維的極性,同時增強疏水性,從而提升其與 塑料基體的結合強度,最終實現復合材料性能的提高。 目前,預處理技術主要分為化學預處理及物理 預處理。 化學預處理一般采用酸、堿及偶聯劑等化學試劑降低植物纖維的表面極性,或使纖維表面 形成更多的活性官能團,從而提高其與聚合物的相容性;但是,化學處理采用的試劑易造成環境污染,并 且,處理流程較復雜、成本較高。 物理處理主要是 通過等離子體處理、紫外線照射及超聲預處理等物理處理方法,增大纖維表面的粗糙度,提高 纖維與聚合物的接觸面積,并且改變纖維的表面官能團種類,從而改善纖維的極性,增強纖維與塑料基體的 界面結合強度,與化學處理方法相比,物理預處理 方法由于更加高效環保,有較大的開發潛力。 超聲預處理是物理預處理技術的一種,其主要用超聲波在液體介質中對植物纖維進行改性,從而增 大纖維表面粗糙度并降低反應活化能,進而提高植物纖維與塑料基體界面相容性,增強性能。 與其他物理處理技術相比,超聲預處理具有較低的能耗、無污染及安全等特點,因此,得到了廣泛研究及應用。有研究通過綜述超聲預處理對植物纖維的影響機制,分析超聲時間、頻率、功率、溫度等因素對 塑木 界 面相容性的影響,并且,在該基礎上,對超聲預處理在領域的應用所面臨的困難及其未來發展方向進行展望。
關于利用超聲預處理提升塑木性能的研究仍具 有廣闊的應用前景,未來的研究重點如下: (1)增強微觀界面相互作用機制的研究,探究超聲 預處理對植物纖維及聚合物基體之間界面相互作用的 微觀影響機制,明確超聲在界面區域的物理及化學效應。 (2)開展超聲預處理效果的多尺度模擬與試驗研 究,將多尺度模擬與試驗相結合,建立超聲預處理對 塑木 的性能影響的數學模型,從而準確評估并預測 超聲預處理對塑木復合材料性能的影響。 來源: 《超聲預處理植物纖維增強木塑復合材料性能進展》張克平等

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