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隨著人們對(duì)資源、環(huán)境意識(shí)的提高，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)是人類能夠進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展必須遵循的原則，是科學(xué)發(fā)展觀的必然要求。用植物纖維填充改性塑料受到世界各國(guó)的重視，該技術(shù)符合資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)的理念。植物纖維來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，其密度比所有無(wú)機(jī)纖維小，而模量和拉伸強(qiáng)度與無(wú)機(jī)纖維相近，植物纖維填充改性塑料加工時(shí)能耗少，對(duì)加工設(shè)備的損耗小，有利于加工過(guò)程中能源的節(jié)約。將植物纖維填充到塑料中可在一定程度上實(shí)現(xiàn)塑料的可降解性，能夠減少塑料的大量使用給環(huán)境帶來(lái)的壓力，同時(shí)為改善人們的生產(chǎn)、生活提供一種全新的材料。
植物纖維填充改性塑料發(fā)展趨勢(shì)
(1)改善植物纖維填料分子與基體樹脂分子的相容性
植物纖維大分子其結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，給整個(gè)大分子帶來(lái)極性，除如聚氨酯、聚酞胺少數(shù)幾類基體樹脂是極性大分子組成外，大多數(shù)基體樹脂為非極性大分子，這給植物纖維與基體樹脂的相容性帶來(lái)不利影響，使得填料與基體樹脂界面作用力小，植物纖維填充塑料后所得材料的物理機(jī)械性能下降，如何提高植物纖維分子與塑料大分子的相容性是植物纖維填充改性塑料的方向之一。
目前改善植物纖維與塑料相容性的主要方法有三種:第一是使用相容劑，該方法簡(jiǎn)單而且效果很好。據(jù)報(bào)道合適的相容劑有馬來(lái)酸配接技聚丙烯(MA一g一PP)，異睛酸酯，亞甲基丁二酸酐等。這些相容劑大部分有梭基或酐基，能夠與纖維素中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，降低纖維的極性和吸濕性，使用后可以提高植物纖維與基體樹脂的相容性，其中MA-g一PP的應(yīng)用較為普遍.
第二是植物纖維進(jìn)行化學(xué)接枝處理，對(duì)纖維進(jìn)行接技處理比較復(fù)雜，但接技纖維與基體樹脂的相容性明顯改善.Shulda等用光引發(fā)劑將苯乙烯接技到棉纖維上，結(jié)果表明，隨苯乙烯接技率的提高，纖維吸水率下降，有利于改善植物纖維與基體樹脂的界面性能.Premanoy.G.Host等研究用乙烯睛接技黃麻纖維，得到的復(fù)合材料撓曲強(qiáng)度和撓曲模量提高10%一30%.接技的方法常見的有游離基引發(fā)，光引發(fā)，輻射引發(fā).引發(fā)劑如四價(jià)柿離子、五價(jià)釩、三價(jià)錳以及高錳酸鉀、過(guò)硫酸鹽等。植物纖維接技單體后可以改善界面狀況，但也可能導(dǎo)致植物纖維強(qiáng)度的下降。
第三種方法是使用偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑可以提高無(wú)機(jī)填料及無(wú)機(jī)纖維與基體樹脂之間的相容性是眾所周知的，實(shí)際上偶聯(lián)劑同樣也可以改善天然植物纖維與基體樹脂之間的界面作用力，其中硅烷偶聯(lián)劑和欽酸酯偶聯(lián)劑是應(yīng)用最廣泛的兩類偶聯(lián)劑。本文來(lái)自環(huán)球塑化網(wǎng) pvc123.com
(2)提高植物纖維在基體樹脂中的分散性
植物纖維由于其分子中極性羥基的存在，容易在纖維分子間形成氫健，在加工過(guò)程中表現(xiàn)為植物纖維絮集現(xiàn)象，即植物纖維在與基體樹脂進(jìn)行混合時(shí)它們會(huì)聚集在一起而不易被分散，使植物纖維不能在塑料基體中分散均勻，兩者界面之間不能很好地混合，這使得應(yīng)力在界面不能有效地傳遞，所制材料的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度會(huì)顯著降低，從而影響復(fù)合材料的綜合性能。通過(guò)對(duì)植物纖維進(jìn)行處理，減少植物纖維分子之間氫健形成的機(jī)率，可以有效的提高植物纖維在基體樹脂中的分散性，實(shí)際上前述改善纖維與樹脂相容性的方法均能有效提高纖維在樹脂中的分散性，除此以外，還可通過(guò)物理處理的方法提高植物纖維在樹脂中的分散性，物理處理方法常用的有三種，
第一種是熱處理法，該法能降低植物纖維含水率，在熱的作用下，纖維素會(huì)熱降解，木質(zhì)素會(huì)熱重排。大部分的半纖維素可被去除，為了避免植物纖維被氧化，加熱過(guò)程一般在無(wú)氧條件下進(jìn)行。同時(shí)，對(duì)于不同種類的纖維加熱處理溫度也不盡相同，但一般在低于240℃、氮?dú)獗Ｗo(hù)下處理，植物纖維具有較好的穩(wěn)定性可以得到很好的處理效果。
第二種為堿處理法，堿處理法是纖維改性的一種傳統(tǒng)方法，目前已廣泛用于天然植物纖維的表面處理。堿水解的機(jī)理是基于木聚糖半纖維素和其它組分內(nèi)部分子之間酯鍵的皂化作用，隨著酯鍵的減少纖維素的空隙率增加。一方面堿處理法使植物纖維中的部分果膠、木素和半纖維等低分子雜質(zhì)被溶解并使微纖旋轉(zhuǎn)角減小，分子取向提高。這樣纖維表面的雜質(zhì)被除去，纖維表面變得粗糙，使纖維與樹脂界面之間的粘合能力增強(qiáng)。另一方面，堿處理導(dǎo)致纖維原纖化，即復(fù)合材料中的纖維束分裂成更小的纖維，纖維的直徑減小，長(zhǎng)徑比增加，與基體的有效接觸表面增加。堿處理法取決于堿的溶解形式、堿的濃度、體系的溫度、處理的時(shí)間材料的張力及所用的添加劑等。
第三種是放電技術(shù)，放電技術(shù)包括電暈處理、低溫等離子體處理、輻射等方法。電暈處理是表面氧化的最有效方法之一，這種處理方法可以大最激活纖維素表面的醛基，進(jìn)而改變纖維素的表面能。例如，木纖維的表面活性隨著醛基的增加而增強(qiáng)。低溫等離子體處理技術(shù)依據(jù)所用氣體的不同可以進(jìn)行系列化的纖維表面交聯(lián)，使纖維表面產(chǎn)生自由基和官能團(tuán)。電子輻射法對(duì)pE、PP、聚苯乙烯(PS)等不活潑樹脂有很好的效果，它成功用于降低植物纖維素填充改性聚乙烯塑料的熔體度，并提高它的物理機(jī)械性能。
(3)提高改性塑料的環(huán)境友好性
目前大部分基體樹脂采用屬不可再生資源的石油為原料，其廢棄物難以自然降解，已給環(huán)境帶來(lái)相當(dāng)大的壓力。植物纖維是能夠自然降解的材料，用天然纖維替代人造纖維在高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用研究較早。例如，以植物纖維作為玻璃纖維的替代品增強(qiáng)環(huán)氧樹脂、不飽和聚脂、聚丙烯等高分子復(fù)合材料。然而，由于基體樹脂本身并不能降解，因而植物纖維填充改性塑料還不能實(shí)現(xiàn)完全降解。天然纖維填充改性可降解塑料的全降解性材料成為了研究方向。
植物纖維填充改性可降解塑料的研究目前處于研究階段，較早開展相關(guān)研究的是澳大利亞的Wollerdorfer和德國(guó)的Bader，1966年曾采用亞麻和黃麻分別與PBS(Bionoll3020)、pHB(BioPol-D300G)、纖維素乙酸酯(Bjoeell63)及淀粉塑料共混物等制備可降解塑料，通過(guò)對(duì)不同纖維與不同可生物降解塑料的復(fù)合，比較與評(píng)價(jià)材料的性能認(rèn)為多糖類的纖維素乙酸酯塑料與麻纖維復(fù)合時(shí)，材料的性能相對(duì)較好。目前，美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)等開展的相關(guān)研究主要集中于基本復(fù)合工藝參數(shù)及復(fù)合機(jī)理、復(fù)合材料生物降解特性及界面改性等方面。我國(guó)相關(guān)的研究起步較晚，中國(guó)林科院郭文靜從木質(zhì)纖維素與可生物降解塑料復(fù)合的影響因子角度，進(jìn)行木纖維與聚乳酸等可生物降解塑料的復(fù)合機(jī)理、產(chǎn)品特性及其制備等技術(shù)的研究。
