植物纤维增强复合材料的湿热老化研究进展

• 作者: 张显 蔡明 孙宝忠
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 植物纤维 湿热老化 力学性能 老化机理 预测模型
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料|POLYMERS AND POLYMER MATRIX COMPOSITES
• 页码范围: 222-232
• 页数: 11页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.20100169

摘要

植物纤维是一种绿色材料,不仅来源广泛、价格低廉、比强度和比模量高,而且具有可降解性和环境友好性等优点,因此用植物纤维作为增强材料来制备复合材料,即复合材料的绿色化,已经成为复合材料科学与技术的发展方向之一.目前,植物纤维增强复合材料已经应用于航空航天、汽车、轨道交通等众多行业中,未来也有着十分广阔的发展前景.尽管人们对植物纤维增强复合材料的热情很高,但其与聚合物间弱的界面粘结性和自身高的吸水特性极大限制了这种复合材料的广泛使用.在湿热的环境中,材料会发生老化并使其力学性能降低.植物纤维具备典型的多尺度微观结构和与生俱来的亲水性质,使其增强复合材料的老化机理变得更为复杂.近些年,研究者们对植物纤维的内部微观形态进行分析研究,总结出纤维与基体之间协同作用的老化失效模式:水分子进入植物纤维内腔与纤维素结合导致纤维发生润胀,纤维与基体界面产生微裂纹,果胶、半纤维素等水溶性物质发生降解并浸出导致纤维与基体之间发生分裂和剥离即界面脱粘,从而使材料性能下降.为预测出植物纤维增强复合材料老化后的性能,学者们也提出了不同的老化预测模型,然而,针对有效地准确预测植物纤维增强复合材料的老化预测模型还有待进一步的研究.本文归纳了植物纤维增强复合材料湿热老化的研究进展,包括植物纤维、树脂基体及其增强复合材料的老化机理,湿热老化对其力学性能的影响以及植物纤维增强复合材料老化预测模型的研究,最后对植物纤维增强复合材料的湿热老化研究进行总结并对其发展趋势进行了展望.