増强材料的种类与应用（二）—炜林纳改性塑料

用于制作增强复合材料的增强剂主要是纤维。在上一篇文章中我们已和大家讲解了纤维的主要品种：玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维，接下来炜林纳改性塑料再与大家探讨剩余的增强材料种类：

1、天然植物纤维

苎麻又称中国草，在我国分布最广，再生能力强，是取之不尽、用之不竭的绿色环保材料。用苎麻纤维代替玻璃纤维作为环保复合材料的增强材料可以解决玻璃纤维增强复合材料对人体的亲和性问题，因此开发完全生物降解的苎麻复合材料对拓宽苎麻纤维的应用范围、促进我国材料科学的发展有着十分重要的意义。

剑麻纤维取自剑麻叶片中束状纤维，具有密度小、比强度和比模量高、价廉等优点，因此剑麻纤维适合用作树脂基的增强材料。适于制备成本低、比模量高和耐冲击的纤维树脂基复合材料。目前有关剑麻纤维/树脂基复合材料的研究工作已有一些报道，开展高性能天然复合材料及其制品的应用开发研究，有利于保护环境，符合材料科学发展的环境友好性趋势，这类复合材料制品将具有较大市场潜力和较好的发展前景。

亚麻是一种丰富的、生长期短的可再生资源，且亚麻纤维自身为天然的复合材料结构，具有高强、高模、价廉、可回收、可降解及可再生的生态环保等优良性能，可作为环保型复合材料的理想增强纤维材料，且在我国资源充足，作为产业用原材料有利于环境保护和可持续发展，具有一定的社会效益。

有人以PP膜作为基体材料，苎麻布作为增强体，选取五层平纹布和PP膜进行层合热压，制备苎麻增强PP的热塑性复合材料薄板，经过碱处理的苎麻织物，其层压材料的拉伸性能得到明显的改善，拉伸强度比未处理前的层压材料增加了48.4%，苎麻织物经过硅烷偶联剂KH-550、A-151预处理后，层压材料的拉伸强度分别提高了42.3%和69.4%。

甘蔗渣作为制糖工业的主要副产品，是榨糖后所剩的主要部分，属于农业固体废弃物中的一种，2005中国的产出量为2040万吨。甘蔗渣通常主要用于制糖厂锅炉的燃料、农家堆肥和牲畜的饲料生产，其中小部分用于造纸和低品级的纤维板生产。近年来，立足于废弃甘蔗渣的有效利用，将甘蔗渣用于纤维增强复合材料制备了可自然降解的绿色复合材料。有人利用注射成型制备了甘蔗渣纤维增强PP聚丙烯复合材料，结果表明，随着纤维质量分数的增加，材料的弯曲模量呈递增趋势，弯曲强度变化很小，冲击强度则呈下降趋势。当MAH一PP的添加达到9%(质量分数)时，材料的弯曲强度和冲击强度分别约增加了40%和25%，但材料的弯曲模量略有降低。

也有人对竹纤维增强的聚丙烯复合材料进行过研究，在纤维用量25%时，经过4%界面改性处理，竹纤维增强的聚丙烯复合材料达到的力学性能指标为：拉伸强度29MPa、弯曲强度42MPa、冲击强度(缺口)5.9kJ/㎡，各项指标均高于原基体聚丙烯。

2、晶须

晶须是以单丝形式存在的小单晶体。晶须的种类很多，代表性品种有碳化硅晶须和硫酸钙晶须等。晶须具有很高的强度和模量。譬如，碳化硅晶须的模量为钢丝的4 倍，拉伸强度约为钢丝的3倍。与其他增强纤维材料相比，晶须具有更微细的尺寸和较大的长径比。譬如，硫酸钙晶须的长度为100～200μm，直径仅为1～4μm。因此，将晶须添加到聚合物中，不仅很少增加熔体黏度，而且还可以使加工流动性得到改善。晶须还具有卓越的耐热性，质量也较轻。

利用晶须对聚合物进行增强或增韧，在国外已得到广泛应用，主要用于汽车、机器制造、电子仪器以及航空航天等。国内自20世纪80年代以来也已开展对于晶须的研究。

其中氧化锌晶须、钛酸钾晶须、碱式硫酸镁晶须在改性PP聚丙烯中研究已有报道，氧化锌晶须用量为1o%，硅烷偶联剂KH-570的用量为0.5%时，复合材料的拉伸强度提高到118.6%，弯曲强度提高到118.s%。复合材料的非牛顿指数大于纯PP而更趋于牛顿性流体，体系的流动性和加工性得到明显改善。

3、其他纤维

硼纤维也是二种新型纤维，模量高于玻璃纤维，主要应用于航空领域。聚酯纤维和尼龙纤维，主要应用于汽车轮胎和胶带、胶管的骨架材料。