苧麻纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料性能研究

展江湖，王迎宵，楊志浩，李 姣，林 軍，王桂龍，管延錦

山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250061

近年來，由于人類對(duì)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的廣泛關(guān)注，生物基材料在生活和工程領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用.由于人造纖維來自于不可再生資源，具有難降解和成本高等缺點(diǎn)[1].相比之下，植物纖維具有較高的比強(qiáng)度和比模量、低成本、可再生、可降解以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為人造纖維的理想替代品[2].

此外，聚乳酸（PLA）憑借其可再生、可降解、優(yōu)異的物理和力學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)在眾多的生物基聚合物中脫穎而出[3].PLA主要來源于植物中的淀粉，如土豆、馬鈴薯和玉米等[4]，且在包裝材料、纖維生產(chǎn)等常規(guī)消費(fèi)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.將高強(qiáng)度和高模量的植物纖維加入聚乳酸來制備生物基復(fù)合材料已經(jīng)成為近年來發(fā)展的趨勢(shì)，且植物纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料在汽車、航空航天、醫(yī)療、包裝和運(yùn)動(dòng)等機(jī)械工程領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注[5].預(yù)計(jì)到2024年，全球植物纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將達(dá)到108.9億美元，年增長率為11.8%[6]，這意味著植物纖維復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景.

植物纖維在基體中合理的取向以及均勻的分布能極大地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，但通過手工單一的纖維取向排列極大地降低了制品的生產(chǎn)效率[7].Debeli 等[8]通過模壓成型制備了單一取向的苧麻纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)，低含量纖維的加入有利于復(fù)合材料拉伸和彎曲強(qiáng)度的提高.但當(dāng)纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%時(shí)……