碱处理棕榈果壳纤维增强高耐热环氧树脂复合材料的热力学性能优化研究

来自印度的研究人员针对天然纤维复合材料耐热性不足的问题，通过碱处理Borassus果壳纤维(BHF)增强高耐热环氧树脂体系，系统研究了纤维处理工艺对复合材料热稳定性(TGA)、动态力学性能(DMA)及界面结合强度的影响。研究发现5% NaOH处理可显著提升纤维-基体界面相容性，使复合材料热变形温度(HDT)提高28%，储能模量提升42%，为开发环保型高性能工程材料提供了新思路。

　　

这项突破性研究揭示了碱处理对棕榈果壳纤维(Borassus Husk Fibre, BHF)的神奇改性效果。通过精确调控氢氧化钠(NaOH)浓度，研究人员成功在纤维表面构建了纳米级粗糙结构，使这种天然纤维与高耐热环氧树脂的界面结合强度产生质的飞跃。

动态力学分析(DMA)数据显示，经5%碱处理的复合材料在120°C高温下储能模量达到惊人的4.2GPa，比未处理样品提升近1.5倍。热重分析(TGA)曲线则显示其初始分解温度向高温区移动了32°C，这要归功于碱处理有效清除了纤维中的半纤维素等热不稳定成分。

扫描电镜(SEM)图像清晰展现了处理前后纤维形貌的戏剧性变化：原始纤维表面光滑如镜，而改性后的纤维表面布满微米级沟壑，就像经过精心雕刻的艺术品。这种独特的形貌为环氧树脂提供了绝佳的机械互锁锚定点，使复合材料在冲击测试中展现出媲美玻璃纤维增强材料的韧性。

特别值得关注的是，这种"绿色改性"工艺使复合材料在200°C高温环境下仍能保持85%的原始强度，完全满足汽车引擎舱等苛刻环境的应用需求。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析证实，碱处理不仅改善了物理结合，还促进了纤维羟基(-OH)与环氧基团的化学键合，这种双重作用机制为设计下一代可持续复合材料提供了重要理论依据。