从复合材料的性能来看,随着纤维含量增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度等通常增加(Shibataetal.,2002),但是也有不同结果,如Lee等(2006)用熔融捏合再热压方法制备的竹纤维PLA及竹纤维PBS复合材料中,复合材料的拉伸强度都随着纤维含量增加(从10%到50%)而下降;Kim等(2005)的研究结果也是如此,随着纤维含量增加,稻壳及木纤维与PBS复合材料的强度都有所下降,而复合材料的拉伸模量均高于未增强塑料,随竹纤维含量增加而增加。结果的不一致,除了与塑料材料的本身强度性能有关外,和所采用的纤维复合方式及天然植物纤维材料和高分子塑料的相容性也有关系。
复合机制及影响因素对于天然植物纤维与可生物降解塑料的复合机制,除了两相界面结合机制外,可生物降解高分子在复合材料的中结晶行为、降解机制、影响因素是更受关注的方面。Lee等(2004b)对马来酸酐酯化竹纤维增强竹纤维PBS复合材料的结晶动力学进行了分析,结果认为马来酸酐酯化竹纤维对复合材料中PBS相的结晶行为有明显影响。从复合材料中PBS的等温及非等温结晶动力学表明:马来酸酐酯化竹纤维比未处理竹纤维有更好的成核作用,并对PBS结晶生长方向产生更多的限制作用。另外,Lee等(2003)还在马来酸酐酯化竹纤维对竹纤维PLA复合材料的吸水性研究的基础上,对其复合材料的热流变和结晶行为进行了研究,结果表明:马来酸酐酯化竹纤维对复合材料的熔点及结晶温度有一定影响,偏光显微镜分析表明复合材料中PLA159第1期郭文静等:天然植物纤维可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋的晶核尺寸随着马来酸酐酯化竹纤维的加入而变小。
塑料改性将聚乳酸生物塑料进行改性后作为生物质复合材料制备的相容剂是另外一种改善天然纤维与生物塑料界面性能的途径。Plackett(2004)将PLA进行马来酸酐酯化改性用作木材与PLA生物复合材料的界面相容剂,通过复合材料的图像分析,认为马来酸酐酯化PLA对于复合材料界面改善具有积极的作用。
可生物降解生物质复合材料的应用前景及发展趋势可生物降解生物质复合材料可主要应用于汽车部件、装饰装修、包装等领域。欧洲汽车内饰部件,经历了由天然植物纤维材料替代玻璃纤维增强复合材料的发展历程。近几年,随着汽车废弃回收利用问题的压力和人们环保意识的增强,汽车内饰行业已经把天然纤维增强可生物降解材料的应用作为目前汽车用内饰部件用塑料复合材料发展的必然方向。这一点可以从欧洲国家对于天然纤维增强可生物降解塑料复合材料开发的关注程度得以证实。可生物降解生物质复合材料只有在特定的堆肥条件下才会降解,而在通常的使用环境下具有相当的耐久性,所以该材料可以用来替代目前广泛应用的各种建筑装饰与装修材料,另外各种食品、仪器等的包装材料往往是短期的一次性使用,该种材料可在这些一次性或短期性应用部件方面不但满足使用要求,而且废弃后不对环境造成污染。随该复合材料研究的深入,其应用领域也将会被进一步拓宽。