vartm制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

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1、VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究　　中图分类号：TQ327.8文献标识码：APreparationofJuteFibersReinforcedEpoxy　　ResinpositesbyVARTM　　LIaterialsScienceandEngineering，HunanUniv，Changsha，Hunan410082，China）Abstract：Inthisresearch，thejutefibersoldingprocess.ScanningElectronMicroscopy（SEM）analysisshoprove

2、d，buttheinterfacebondingofpositeshasbeensignificantlyimprovedecontentinthepositesbutalsoimprovetheperformanceofpositesbythejutefiberstreatedinadvanceechanicalpropertiesofthepositesshoodulusandflexuralstrengthofthejutefibertreatedodulusandflexuralstrengthofthejutefibertrea

3、ted，单纤长度为1.5～5mm，因为单纤维短且长度参差不齐，故无法单纤维纺纱.黄麻纤维具有不规则的多边形混合截面，吸湿性和透湿性较苎麻要高2%～4.5%.其生物分解性好，初始弹性模量高，不起球，抗菌能力优异，生产成本低，因此具有很好的市场应用前景.　　湖南大学学报（自然科学版）2015年第12期李伟等：VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究麻纤维由纤维素、半纤维素、木质素、果胶和脂肪蜡质组成，不同麻纤维组成有差别.麻纤维的主要成分为纤维素，纤维素分子结构中含有大量的羟基，故麻纤维表面极性较大，表现出强的亲水性，容易从空气中吸收水份

4、，导致麻纤维与基体材料的界面结合不佳.而且天然麻纤维的大分子结晶度和取向度高，纤维外表面粗硬、无卷曲且勾结强度低.所以将麻纤维作为树脂基复合材料的增强材料时，一般需要对麻纤维进行表面改性处理[1，3-5].　　目前麻纤维的表面改性处理主要有热处理、碱液处理[6]、硅烷偶联剂处理[7]、异氰酸酯处理[8]、等离子体处理[9]等方式.通过表面改性可提高麻纤维的界面性能，改善纤维与基体树脂的润湿性，使复合材料力学性能显著提升[10].将改性麻纤维用于树脂基复合材料的增强材料时可以获得综合性能优良的树脂基复合材料[11].　　环氧树脂是制造树脂基

5、复合材料的一种常用的基体树脂，最常见的复合材料是玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料（玻璃钢）.虽然环氧树脂在树脂基复合材料中的使用成史已经比较悠久，但是对环氧树脂基复合材料的研究仍然是当今的热点[12].作为一种基体树脂，环氧树脂具有种类繁多、容易满足设计需求的优点，但也存在不导电、性脆等缺点，在制备环氧树脂基复合材料时，有时也需要对树脂进行改性，从而获得其优异的性能[13].　　真空辅助树脂传递模塑（VARTM）成型工艺是先进复合材料制造技术的主要发展方向之一，现已广泛应用于船舰、航空、航天、汽车等领域.VARTM工艺是先将增强材料放置于模

6、腔中，然后合模、抽真空排除模腔中的气体，再在一定的温度和压力下将液态树脂注入模腔内，使之与增强纤维充分润湿，在一定温度下固化、后固化，最后经脱模得到复合材料制品.　　本文以环氧树脂为基体，可生物降解的黄麻纤维作为增强材料，通过改变传统的工艺路线，增加对黄麻纤维布进行热压工艺处理，该工艺不仅可以提高复合材料中麻纤维的体积分数，而且对改善复合材料的力学性能有明显的效果，采用VARTM工艺制备麻纤维增强环氧树脂复合材料并进行了系统研究.　　1实验过程　　1.1黄麻纤维表面处理　　热处理是将黄麻纤维放入鼓风干燥箱中，分别在120℃，150℃和18

7、0℃下处理4h，将麻纤维取出后置于真空密封条件下保存备用.碱处理是将黄麻纤维布浸入（质量分数）2%的NaOH溶液中，于60℃下处理4h，再用去离子水洗涤至中性并在80℃干燥.硅烷偶联剂处理是将KH550配制成（质量分数）3%的乙醇溶液，然后把黄麻纤维布浸入溶液中10min，取出纤维布放置在空气中30min，最后90℃烘干.异氰酸酯处理是将黄麻纤维布放入异氰酸酯的丙酮溶液中，以浓硫酸为催化剂，在55℃油浴加热反应5h，取出用丙酮洗涤后80℃烘干.模具和复合材料样品见图1.　　1.2黄麻纤维布的热压工艺　　为了提高复合材料中麻纤维的含量，将表

8、面处理的黄麻纤维布裁成190mm×140mm的规格，整齐叠放在平板热压机模具中，在1MPa和100℃条件下热压30min.　　图1模具和复合材料样品　　Fig.1Mouldandposites