山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2021-03-19
天然纖維常見的7種表面改性方法
天然纖維密度低、易降解、節能環保,符合可持續發展,廣泛應用于熱塑性塑料的增強改性。但通常天然纖維含有許多羥基,表現為極強的親水性能,然而樹脂基體通常具有疏水性能,會導致兩者的界面相容性差,從而破壞復合材料的各項性能。因此,通常需要對天然纖維進行表面改性,以提高天然植物纖維與樹脂基體的相容性,才能制備具有良好性能的復合材料。 目前,天然纖維常見的表面改性方法主要有以下幾種: 1、蒸汽爆破預處理 蒸汽爆破是在高溫高壓情況下,使高壓下的蒸汽瞬間進入天然纖維內部,并在短時間內釋放壓力,使纖維原料分裂成細纖維束。同時使纖維的結構破壞,纖維分子內氫鍵被打斷。 2、熱處理 熱處理是一種綠色環保的方法,該方法的目的是減少天然植物纖維中的水分。同時,天然纖維中含有的羥基也會通過熱處理減少,從而使天然植物纖維與樹脂基體有良好的結合性能。其方法主要是把纖維置于設定好溫度的烘箱內一段時間,從而改變纖維晶體結構的取向與規整度。 3、等離子處理 等離子體處理時要求纖維處于低真空室中,然后在低真空室中引入氣體并電離,從而產生等離子體。使用氣體包括氧氣、氮氣、氦氣和空氣。引入的氣體離子撞擊纖維表面,引發纖維結構的物理、化學變化。 4、堿處理 堿處理是目前應用較為廣泛的纖維化學處理方法。該方法是使用氫氧化鈉 (NaOH) 改性天然纖維,除去天然纖維表面的木質素等弱組分,顯露出纖維素分子,增加反應位點,提高天然纖維表面粗糙度,從而增強與樹脂基體的粘附性。 5、硅烷偶聯劑處理 硅烷偶聯劑改性是一種重要的化學改性方法。主要機理是硅烷分子含有雙官能團,可分別與纖維和樹脂基體反應,在天然纖維與基體之間構成“橋梁”。硅烷偶聯劑處理纖維的主要反應過程,包括水解、縮合、形成氫鍵及共價鍵。 6、接枝共聚 在天然纖維表面接枝共聚是很有效的改性方法。反應機理為纖維素與單體發生接枝反應,在不完全破壞纖維素本身性能的情況下,最終使天然纖維分子鏈上接枝上不同性質的共聚物,單體主要包括丙烯酸、丙烯腈等。 7、乙酰化處理 乙酰化處理是天然纖維與酸、酸酐等發生酯化反應,酯化反應是天然纖維的羥基 (—OH) 與乙酰基 (CH3COO—) 反應的過程。纖維中的極性羥基被乙酰基代替,從而降低了天然纖維的極性,更利于天然纖維在樹脂基體中的分散,從而提高纖維與樹脂基體的界面結合性能。
資料來源:《趙鑫,汪殿龍,孫占英.天然纖維表面改性及其在復合材料中的應用進展[J].工程塑料應用,2020,48(10):167-171》