[发明专利]一种改善麻/树脂复合材料界面黏结性的方法

说明书

本申请涉及一种改善麻/树脂复合材料界面黏结性的方法，属于改性纤维素或其他纤维素衍生物的制备或化学处理技术领域。将麻织物置于含有漆酶、TEMPO和脂肪胺单体的缓冲溶液中，使疏水性外源胺类单体分别接枝到麻纤维表面的木质素和纤维素上；反应结束，取出纤维充分水洗，而后去除吸附在麻纤维上未参与反应的单体，室温晾干。将本申请应用于复合材料的机械性能整理，不仅赋予了麻纤维优良的表面疏水性能，还提高麻增强树脂基复合材料中纤维与基体间的界面黏结性和相容性。

技术领域

本申请涉及一种改善麻/树脂复合材料界面黏结性的方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

麻纤维是指从各种麻类植物取得的纤维的总称，包括双子叶植物皮层的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维。韧皮纤维主要有苎麻、亚麻、黄麻、红麻、青麻、洋麻、大麻、罗布麻和槿麻等，叶纤维则包括剑麻和蕉麻等，它们均由纤维素、半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质以及灰分等化学成分构成，属于天然木质纤维素纤维。麻是人类最早使用的纺织原料之一，在天然纤维中是仅次于棉花的第二大纤维类别，全世界产量约为500万吨，其中黄麻约占总产量的60％-70％。麻类植物在我国有悠久的栽培历史，我国麻纤维资源丰富，苎麻产量占世界总量的90％以上，亚麻、大麻产量居世界第二位，黄麻、洋麻占世界总量的20％。

与棉纤维相比，麻纤维中的木质素等非纤维素类杂质含量普遍偏高，因而其单纤维质地粗硬且长度较低，不符合纺织加工要求，一般采用麻工艺纤维即单纤维束进行纺纱和织造加工。不同麻纤维的木质素含量各不相同，从应用方面来讲，木质素含量较高的麻纤维如红麻、黄麻等可用于纺制麻袋、绳索等，而木质素含量较低的麻纤维如亚麻、苎麻等则可作为纺织原料。

近年来，随着环保意识和可持续发展意识的增强，麻纤维以其质轻、价廉、易得和环境协调性优异等特点而逐渐引起人们的关注。将黄麻、剑麻、亚麻、苎麻、大麻等麻纤维用作树脂基复合材料增强体的研究日益受到国内外学者的高度重视。麻纤维增强复合材料具有质量轻、比强度高、生产成本低、易降解等优点，可应用于汽车、建筑、家装、土工、交通运输等多个领域。但麻纤维具有较强的极性和亲水性，这使得其与疏水性树脂间的界面相容性较差，并最终导致制备的复合材料性能下降。近年来，针对麻纤维增强聚合物复合材料开发和应用过程中面临的这一共性问题，各国科研人员开展了大量研究。其中，对纤维进行表面改性处理，降低其亲水性，已被证明是提高纤维与不同种类树脂黏结强度的重要和切实可行的方法。

除传统的物理/化学改性方法外，采用生物酶对麻纤维进行生物法改性，以其高选择性、高效性、作用条件温和性以及加工过程环境友好的特点，成为纤维改性领域的研究热点和今后清洁加工的主导方向之一。在六类生物酶中，以漆酶为代表的氧化还原酶因其作用底物广泛、改性方式多样而受到高度重视和广泛应用。漆酶(EC1.10.3.2)是一种含铜的多酚氧化酶，可催化氧化木质素分子结构中的酚羟基生成酚氧自由基，该自由基可引发具有功能结构的外源分子如酚类、芳香胺、脂肪胺、乙烯基化合物(丙烯酸酯、甲基丙烯酸含氟酯)等接枝聚合。利用漆酶的上述催化接枝作用，可对木质纤维素材料如木材、麻纤维、纸浆等进行生物法改性，提高产品的应用性能或赋予新颖的各种功能。

然而，上述方式仍然存在很多缺陷，具体概括为以下两方面：

(1)采用物理/化学改性方法容易造成纤维损伤，化学有害物质残留、污染环境等问题。

(2)漆酶本身可氧化的底物范围有限，如单独漆酶仅可氧化木质纤维纸浆中的酚型结构木质素，接枝率低；接枝过程中易出现均聚反应，降低了单体利用率，接枝效率低。

发明内容