超聲預(yù)處理增強(qiáng)塑木復(fù)合材料

發(fā)布日期:2025-03-03 瀏覽次數(shù):
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核心提示:塑木復(fù)合材料為植物纖維與聚合物基體 通過(guò)模壓、擠出或注塑等工藝制備得到的具有輕質(zhì)、高 強(qiáng)度及環(huán)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(fù)合材料為植物纖維與聚合物基體 通過(guò)模壓、擠出或注塑等工藝制備得到的具有輕質(zhì)、高 強(qiáng)度及環(huán)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(lái)源廣泛、可再生、 可降解、密度較低及比強(qiáng)度較高等特點(diǎn)。 塑木兼具植物纖維及塑料的特點(diǎn),性能較好,成本較低,被廣 泛應(yīng)用于汽車、建筑、家具及包裝等領(lǐng)域。 塑木制備過(guò)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(jié)合,產(chǎn)生弱結(jié)合區(qū)域, 影響了復(fù)合材料的綜合性能,因此,通過(guò)改善植物纖 維與聚合物的界面相容性,增強(qiáng)的性能成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

預(yù)處理技術(shù)能增大纖維表面的粗糙 度,降低纖維的極性,同時(shí)增強(qiáng)疏水性,從而提升其與 塑料基體的結(jié)合強(qiáng)度,最終實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料性能的提高。 目前,預(yù)處理技術(shù)主要分為化學(xué)預(yù)處理及物理 預(yù)處理。 化學(xué)預(yù)處理一般采用酸、堿及偶聯(lián)劑等化學(xué)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(tuán),從而提高其與聚合物的相容性;但是,化學(xué)處理采用的試劑易造成環(huán)境污染,并 且,處理流程較復(fù)雜、成本較高。 物理處理主要是 通過(guò)等離子體處理、紫外線照射及超聲預(yù)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(tuán)種類,從而改善纖維的極性,增強(qiáng)纖維與塑料基體的 界面結(jié)合強(qiáng)度,與化學(xué)處理方法相比,物理預(yù)處理 方法由于更加高效環(huán)保,有較大的開(kāi)發(fā)潛力。 超聲預(yù)處理是物理預(yù)處理技術(shù)的一種,其主要用超聲波在液體介質(zhì)中對(duì)植物纖維進(jìn)行改性,從而增 大纖維表面粗糙度并降低反應(yīng)活化能,進(jìn)而提高植物纖維與塑料基體界面相容性,增強(qiáng)性能。 與其他物理處理技術(shù)相比,超聲預(yù)處理具有較低的能耗、無(wú)污染及安全等特點(diǎn),因此,得到了廣泛研究及應(yīng)用。有研究通過(guò)綜述超聲預(yù)處理對(duì)植物纖維的影響機(jī)制,分析超聲時(shí)間、頻率、功率、溫度等因素對(duì) 塑木 界 面相容性的影響,并且,在該基礎(chǔ)上,對(duì)超聲預(yù)處理在領(lǐng)域的應(yīng)用所面臨的困難及其未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望。
關(guān)于利用超聲預(yù)處理提升塑木性能的研究仍具 有廣闊的應(yīng)用前景,未來(lái)的研究重點(diǎn)如下: (1)增強(qiáng)微觀界面相互作用機(jī)制的研究,探究超聲 預(yù)處理對(duì)植物纖維及聚合物基體之間界面相互作用的 微觀影響機(jī)制,明確超聲在界面區(qū)域的物理及化學(xué)效應(yīng)。 (2)開(kāi)展超聲預(yù)處理效果的多尺度模擬與試驗(yàn)研 究,將多尺度模擬與試驗(yàn)相結(jié)合,建立超聲預(yù)處理對(duì) 塑木 的性能影響的數(shù)學(xué)模型,從而準(zhǔn)確評(píng)估并預(yù)測(cè) 超聲預(yù)處理對(duì)塑木復(fù)合材料性能的影響。 來(lái)源: 《超聲預(yù)處理植物纖維增強(qiáng)木塑復(fù)合材料性能進(jìn)展》張克平等

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