苎麻纤维增强聚乳酸复合材料性能研究

展江湖，王迎宵，杨志浩，李 姣，林 军，王桂龙，管延锦

山东大学材料科学与工程学院，济南 250061

近年来，由于人类对环境和可持续发展的广泛关注，生物基材料在生活和工程领域得到了大量的应用.由于人造纤维来自于不可再生资源，具有难降解和成本高等缺点[1].相比之下，植物纤维具有较高的比强度和比模量、低成本、可再生、可降解以及环境友好等优点，已经成为人造纤维的理想替代品[2].

此外，聚乳酸（PLA）凭借其可再生、可降解、优异的物理和力学性能等优势在众多的生物基聚合物中脱颖而出[3].PLA主要来源于植物中的淀粉，如土豆、马铃薯和玉米等[4]，且在包装材料、纤维生产等常规消费领域得到了广泛应用.将高强度和高模量的植物纤维加入聚乳酸来制备生物基复合材料已经成为近年来发展的趋势，且植物纤维增强聚乳酸复合材料在汽车、航空航天、医疗、包装和运动等机械工程领域得到了广泛关注[5].预计到2024年，全球植物纤维复合材料市场将达到108.9亿美元，年增长率为11.8%[6]，这意味着植物纤维复合材料具有广阔的应用前景.

植物纤维在基体中合理的取向以及均匀的分布能极大地提高复合材料的力学性能，但通过手工单一的纤维取向排列极大地降低了制品的生产效率[7].Debeli 等[8]通过模压成型制备了单一取向的苎麻纤维增强聚乳酸复合材料，发现，低含量纤维的加入有利于复合材料拉伸和弯曲强度的提高.但当纤维质量分数大于30%时……