表面处理对剑麻纤维表面状况及热性能的影响

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1、$%表面处理对剑麻纤维表面状况及热性能的影响梁小波杨桂成曾汉民表面处理对剑麻纤维表面状况及热性能的影响梁小波杨桂成曾汉民!中山大学材料科学研究所"广州"!"#$%!#摘要采用含氟防水剂和硅烷偶联剂对剑麻纤维进行表面处理%通过扫描电镜(-9J)&热重分析(:=)&红外光谱,KS0&E6射线光电子能谱(EM-)和表面张力试验等手段表征了处理前后的剑麻纤维表面状况和热性能的变化%结果表明!防水剂与剑麻纤维的作用主要以化学作用为主!并使得剑麻纤维束的结合力减弱!但是防水剂能有效地降低剑麻纤维的吸水性%346""5与剑麻纤维的作用主要以物理作用

2、为主!并使得剑麻纤维束结合得更紧密!但是防水性比用防水剂处理过的剑麻纤维要差%另外!防水剂和346""5对剑麻纤维热稳定性的影响均不大%关键词剑麻纤维!表面处理!表面状况!热性能剑麻是一种天然热带植物纤维!全球每年的产量高达样品的热失重曲线%测定条件’空气!升温速度+5"(?@A%!"#万吨"$!%#!在我国南方部分地区有种植"&$%剑麻纤维具有!"*红外光谱分析!+,"密度小!比强度和比模量高&价廉等优点"!!’$!适合用作纤维将-.磨碎!与3BC混合压片!在美国"DE型红外光谱树脂基复合材料的增强材料!但由于其吸水性大!与树脂基仪

3、上测定其红外光谱!扫描范围!555&!55F?6+%体的界面粘结不理想!导致复合材料的力学性能不高!从而!"-./射线光电子能谱分析!.0$"限制了剑麻纤维(树脂基复合材料的应用%因此!对剑麻纤仪器采用英国G=9-

4、射线!功率为!!5P!能量分析器固定透来!有关学者对经过表面处理的剑麻纤维的结构和性质进过能为%5LG%行了一些研究"*!+#$%本文采用防水剂和硅烷偶联剂对剑麻纤!"1表面张力试验维进行表面处理!比较不同处理方法对其表面状况和热性采用德国3CQRR公司生产的3$%表面张力测定仪!纤能的影响%维长度为%&&F?!溶剂为正己烷!水和乙醇!测试温度为!实验部分%%"%!"!原料及改性处理#结果和讨论原料剑麻纤维,-./为广东省东方剑麻集团有限公司提#"!扫描电镜观察供的束状纤维!-.表面处理如下’,$0防水剂处理(处理后的剑麻纤维简称-.

5、.)’将原料-.于*#"烘干恒重!然后浸泡于含氟的防水剂中!取出晾干!在*#"下烘干恒重!计算-.1中防水剂的含量为#2’’#%,%0硅烷偶联剂处理(处理后的剑麻纤维简称-.34)’将原料-.于*5"烘干恒重!然后置于%$(重量比)的346""#7!6氨丙基三乙氧基硅烷0的乙醇溶液中浸泡!取出晾干!于$55%的烘箱中烘!小时!恒重!计算-.34中346""5含量为52"&$%(&)抽提处理’将-.&-..和-.34抽提%!小时(抽提后的-.分别简称为-.$&-.$和-.$)!以除去黏附在纤维表面的物质%.34!"#扫描电子显微镜!$%

6、&"观察在日立-6"%5型扫描电子显微镜上!观察经过真空镀金的剑麻纤维形貌!目的是观察处理对纤维表面结构的影响%!"’热重量分析!()"将-.剪碎!在89:;-<4:=%5>型热重分析仪上测定!""#年第$期广东化工)4图$为剑麻纤维扫描电镜图!比较%!&图可知"图%中’()表面的杂质颗粒较少"’(表面黏附的大部分杂质已表)是参考有关文献’))")4(分析剑麻纤维图谱的结果%被抽提除去!图*中’((经防水剂处理后"纤维束发生分图!和图4分别是用-./00"和防水剂处理及抽提前后的离"表面有丝状物抽出"而抽提后的’()(#图+$表面比较

7、光剑麻纤维56图%从图!可知"’())’(和’()谱线各峰的-.-.洁"杂质明显减少"纤维束的分离现象更严重%图,中’(-.吸收没有太大变化"只是频率发生了较小的位移"可能是由经-./001处理后"纤维束没有发生分离现象"比较同一放于分子结构上的原因引起的变化!从图4可知"相比’()谱大倍数下&)0"倍$的’(-.和’(("可以看出"’(-.纤维变细线"’((谱线多出一个吸收峰&!70)89:)$"结合吸收峰变小"且表面比较光滑%图&是抽提之后的’()"表面杂质!;);89/)可以判断此峰为亚甲基的伸缩振动峰&!;!089/)-.较少

8、"纤维束开裂%这表明"防水剂处理使得纤维束间的结和!70<89/)$*)#("抽提后的’()谱线中此峰减弱"在防水剂(合力减弱"影响层间性能的提高"-./00"处理可以除去纤谱线中可以发现!70"89/)强吸收峰存在%由