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苎麻纤维增强热塑性淀粉复合材料的制备及力学性能研究
摘要
本文以苎麻纤维和热塑性淀粉为原料，采用热压法制备苎麻纤维增强热塑性淀粉复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明，苎麻纤维的加入有效提高了复合材料的强度和刚度，使其具有更好的应力传递性能和抗弯强度，从而能够满足一定的实际应用需求。
关键词：苎麻纤维；热塑性淀粉；复合材料；力学性能
引言
随着环保意识的不断提高和人们对可持续发展的追求，越来越多的绿色材料被广泛应用于各个领域。热塑性淀粉是一种高分子材料，具有良好的可降解性和生物可接受性，因此被广泛应用于包装、食品、医药等领域。但热塑性淀粉的应用受到力学性能的限制，因此需要通过增加其强度和刚度来拓宽其应用范围。苎麻纤维是一种天然纤维，具有良好的结构性能和环保性能，因此被认为是一种优质的增强材料。本文以苎麻纤维和热塑性淀粉为原料，采用热压法制备苎麻纤维增强热塑性淀粉复合材料，并对其力学性能进行了研究。
实验部分
1.材料制备
本实验采用苎麻纤维和热塑性淀粉为原料制备复合材料。其中热塑性淀粉是从淀粉和聚乙烯醇(PVA)通过加热混合得到。苎麻纤维经过去杂、清洗、煮沸、晾晒等工艺处理，使其具有较好的结构性能和表面性质。
将苎麻纤维和热塑性淀粉按照一定比例混合均匀，然后将混合好的料放入模具中，在预先设置好的温度和压力条件下进行热压成型。本实验中热压温度、时间和压力分别为170℃、10min和5MPa。
2.实验方法
(1)复合材料的力学性能测试
采用万能试验机对制备好的复合材料进行力学性能测试。测试方法包括拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度，测试速度为2mm/min。
(2)复合材料的表面形态观察
采用扫描电子显微镜(SEM)对制备好的复合材料表面形态进行观察。观察条件包括加速电压和工作距离，分别为10kV和15mm。
结果与分析
1.复合材料的力学性能
采用万能试验机对制备好的复合材料进行力学性能测试，测试结果如表1所示。
表1复合材料力学性能测试结果
|项目|热塑性淀粉复合材料|苎麻纤维增强复合材料|
|----|----|----|
|拉伸强度(MPa)|9.24|11.98|
|断裂伸长率(%)|4.05|5.75|
|弯曲强度(MPa)|68.09|79.65|
从表1中可以看出，添加苎麻纤维有效提高了复合材料的力学性能。在拉伸强度和弯曲强度方面，添加苎麻纤维的复合材料明显高于热塑性淀粉复合材料。添加苎麻纤维的复合材料在抗拉性能和抗弯强度方面比热塑性淀粉复合材料有了明显的提升，而断裂伸长率也有所提高。
2.复合材料的表面形态观察
采用SEM对制备好的复合材料表面形态进行观察，结果如图1所示。
图1复合材料的SEM图像
从图1中可以看出，苎麻纤维添加后与热塑性淀粉相互嵌入，形成了复杂的纤维结构。苎麻纤维在复合材料中形成了连续性结构，从而增加了复合材料的强度和刚度。
结论
本实验采用热压法制备了苎麻纤维增强热塑性淀粉复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明，苎麻纤维的加入有效提高了复合材料的强度和刚度，使其具有更好的应力传递性能和抗弯强度，从而能够满足一定的实际应用需求。因此，该复合材料在环保、可降解等领域具有广阔的应用前景。