麻纤维连续化及其复合材料研究

1. 课题来源与背景： 麻纤维是天然纤维中性价比比较理想的一种，其比强度接近玻璃纤维，且在中国资源丰富。其中，苎麻产量居世界第一。因此，充分利用中国丰富的天然纤维资源，对大力发展环境意识新材料具有重要的社会和经济价值。苎麻等纤维素类纤维为极性纤维，与非极性或弱极性的基体树脂相容性差。同时，苎麻为短纤维，纤维结构与性能的分散性大，使其增强效果较差，复合材料力学性能偏低。因此，麻纤维高强的力学性能未能在复合材料中得到充分发挥。该项目在西安市工业科技攻关等项目的资助下，紧扣当前天然纤维增强复合材料存在的科学问题，旨在解决天然纤维结构的不均匀和性能的分散性，提高天然纤维增强效果，提升天然纤维的使用价值，使天然纤维增强复合材料进入高新材料领域。

2. 技术原理及性能指标： 该项目研究苎麻原麻、苎麻精干麻和苎麻纱线以及极性分子2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI）的接枝改性。将织造技术与纤维表面接枝技术相结合，使纱线或纤维束的纤维间通过接枝偶联成一体，得到高强连续的纤维束（即连续化），使短苎麻纤维成纱成束，改善苎麻纤维结构和性能的分散性，得到高强连续苎麻纤维，提高纤维与非极性或弱极性树脂基体界面结合性能和增强效果，制备出各种苎麻增强纤维树脂基复合材料，同时研究复合材料界面结构，为指导天然纤维增强复合材料研究提供理论依据。

3. 技术的创造性与先进性： 1) 采用二异氰酸酯与麻纤维接枝，结合织造技术使短麻纤维成束形成连续长纤维束，以连续长纤维束结构增强复合材料，解决了现有方法制备的复合材料纤维增强效果不显著的缺陷。 2) 利用碱处理和超声加热可以提高二异氰酸酯接枝率，通过接枝改变麻纤维与纤维、纤维与基体树脂的界面结合。 3) 利用织造技术将短麻纤维织造成连续长纤维束，改善短麻纤维结构与性能的分散性，得到连续长纤维结构复合材料增强体，提高麻纤维增强复合材料增强效果。

4. 技术的成熟程度，适用范围和安全性： 项目工艺技术还需要试验生产来进一步证明其成熟性，将可以完全取代玻璃纤维进入高强新材料领域，且属于环境友好材料。

5. 应用情况及存在的问题： 尚未进行试生产和推广应用。

1、课题来源与背景：麻纤维是天然纤维中性价比比较理想的一种，比强度接近玻璃纤维，且麻纤维在中国资源丰富，其中苎麻产量居世界第一，因此，充分利用中国资源丰富的天然纤维，对大力发展环境意识新材料具有重要的社会和经济价值。苎麻等纤维素类纤维为极性纤维，与非极性或弱极性的基体树脂相容性差。同时，苎麻为短纤维，纤维结构与性能的分散性大，使其增强效果较差，复合材料力学性能偏低，因此，麻纤维高强的力学性能未能在复合材料中得到充分发挥。该项目在西安市工业科技攻关等项目的资助下，紧扣当前天然纤维增强复合材料存在的科学问题，旨在解决天然纤维结构的不均匀和性能的分散性，提高天然纤维增强效果，提升天然纤维的使用价值，使天然纤维增强复合材料进入高新材料领域。2、技术原理及性能指标：该项目研究苎麻原麻、苎麻精干麻和苎麻纱线和极性分子2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)接枝改性。将织造技术与纤维表面接枝技术相结合，使纱线或纤维束的纤维间通过接枝偶联成一体，得到高强连续的纤维束(即连续化)，使短苎麻纤维成纱成束，改善苎麻纤维结构和性能的分散性，得到高强连续苎麻纤维，提高纤维与非极性或弱极性树脂基体界面结合性能和增强效果，制备出各种苎麻增强纤维树脂基复合材料，同时研究复合材料界面结构，为指导天然纤维增强复合材料研究提供理论依据。3、技术的创造性与先进性1)采用二异氰酸酯与麻纤维接枝，结合织造技术使短麻纤维成束形成连续长纤维束，以连续长纤维束结构增强复合材料，解决了现有方法制备的复合材料纤维增强效果不显著的缺陷。2)利用碱处理和超声加热可以提高二异氰酸酯接枝率，通过接枝改变麻纤维与纤维、纤维与基体树脂的界面结合。3)利用织造技术将短麻纤维织造成连续长纤维束，改善短麻纤维结构与性能的分散性，得到连续长纤维结构复合材料增强体，提高麻纤维增强复合材料增强效果。4、技术的成熟程度，适用范围和安全性：项目工艺技术还需要试验生产来进一步证明其成熟性，将可以完全取代玻璃纤维进入高强新材料领域，且属于环境友好材料。5、应用情况及存在的问题尚未进行试生产和推广应用。