剑麻纤维表面特性及其浸润行为.pdf

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1、复舍材料亏撮第29卷第4期8月2Ol2年∞船5∞go1．29No．4August2012文章编号：1000—3851(2012)04—0069—06剑麻纤维表面特性及其浸润行为王娟，李敏，王绍凯，顾轶卓，李艳霞，张佐光(北京航空航天大学材料科学与工程学院，空天材料与服役教育部重点实验室，北京100191)摘要：采用Weibull统计分布方法量化了剑麻纤维的横截面积，并考虑液体在剑麻纤维中空结构中的芯吸质量，发展了基于Wilhelmy吊片法原理测试剑麻纤维与液体动态接触角的表征方法。在此基础上，分析了不同表面处理方法对剑麻纤维微

2、观结构、表面化学组成、表面能及其包散、极性特性的影响规律，并测试了剑麻纤维与E51环氧树脂的浸润性。结果表明：NaOH、阻燃剂处理使剑麻纤维表面极性官能团增加，纤维的表面能极性分量增加显著；硅烷处理增加了剑麻纤维表面的极性基团含量，但使其极性分量减小，表面能略有下降；并且剑麻纤维与E51树脂的浸润性与其极性比匹配特性密切相关。关键词：剑麻；浸润；接触角；表面能；Wilhelmy吊片法中图分类号：TB332文献标志码：ASurfacepropertiesandthewettingbehaviorofsisalfibersWANG

3、Juan，LIMin，WANGShaokai，GUYizhuo，LIYanxia，ZHANGZuoguang(KeyLaboratoryofAerospaceMaterialsandPerformance，MinistryofEducation，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Thedynamiccontactangleanalyticalmethodofsisalfiberbasedon

4、Wihelmyplateprinciplewasdevelopedonthebasisofthequantificationofthecross—sectionareabyusingWeibullstatisticaldistributionfunctionandthemeasurmentofliquidwickingqualitycausedbythehollowstructureofsisalfiber．Onthisbasis，theinfluencesofdifferentsurfacetreatmentmethodso

5、nthesurfacemicrostructure，thesurfacechemicalcomposition，thesurfaceenergyaswellasitsdispersion，polarcomponentwereanalyzed．AlsothewettabilitybetweensisalfiberandE51epoxyresinwasmeasured．Theresultsshowthatthesurfacepolarfunctionalgroupsandpolarcomponentofsurfaceenergyo

6、fsisalfiberaresignificantlyincreasedafterbeingtreatedbyNaOHandflameretardants．Althoughthesurfacepolarfunctionalgroupsareincreasedbysilanetreatment，thepolarcomponentdecreasedwiththetotalsurfaceenergyslightlyreduced．ThewettabilitybetweensisalfiberandE51resiniscloselyr

7、elatedtothematchingcharacteristicsofpolarratioofsurfaceenergies．Keywords：sisalfiber；wetting；contactangle；surfaceenergy；Wilhelmyplatemethod近年来，天然纤维复合材料受到较为广泛的关征植物纤维的浸润性能及其与基体树脂的界面性能注D-43，如以麻、竹纤维为代表的高性能植物纤维。对掌握植物纤维／树脂的匹配特性，发展高性能植该类纤维密度低、比强度和比模量与玻璃纤维相物纤维增强复合材料至关重要。以剑麻纤

8、维为代表当，且可降解、与人体亲和性好、原料来源广泛、的一类植物纤维，因表面粗糙、物理和化学结构不价格低，因而在汽车、建筑等领域得到大量应用。均一，截面具有孑L隙结构l8，使其表面润湿性能植物纤维表面极性大、亲水性强_5]，且易燃的定量表征具有一定特殊性。烧]，因此，植物纤维在