化学处理与杂交技术的协同效应：提升香蕉/菠萝增强聚合物复合材料的热机械性能

《Polymer Composites》：Synergistic Effects of Chemical Treatment and Hybridization to Improve Thermo-Mechanical Performance in Banana/Pineapple Reinforced Polymer Composites

该研究通过碱处理-乙酰化改性提升香蕉、菠萝及混合纤维复合材料性能，处理纤维界面粘附性增强，拉伸模量分别提高29.4%、26.3%、30.2%，弯曲强度、硬度及热稳定性显著优化，适用于汽车部件、运动器材等轻量化结构。

　　

摘要

天然纤维在聚合物基复合材料中的较差相容性影响了其热性能和机械性能，从而限制了它们的应用范围。本研究通过碱性预处理后再进行乙酰化（A-A）处理，探讨了香蕉、菠萝及其混合复合材料的热性能和机械性能的改善方法。制备了不同配比的复合材料，包括未经处理的香蕉（UBC）、经过处理的香蕉（TBC）、未经处理的菠萝（UPC）、经过处理的菠萝（TPC）、未经处理的混合材料（UHC）以及经过处理的混合材料（THC）。对这些复合材料样品进行了结构、机械和热性能分析。结果表明，经过处理的纤维的纤维素链排列更加紧密，疏水性增强，从而提高了与不饱和聚酯基体的界面粘合力。当添加量为40%时，TBC、TPC和THC的拉伸模量分别比UBC、UPC和UHC提高了29.4%、26.3%和30.2%。此外，40%的THC在弯曲强度、冲击强度和硬度方面比UHC分别提高了43.3%、35.7%和11.1%。THC的刚性提高了47.1%，且其阻尼能力在所有材料中最为优异。同时，THC的最大降解温度和残炭产率分别提升至387.9°C和8.2%。最后，建立了理论和实验模型来评估复合材料的极限强度，并发现这些模型与微观分析结果高度吻合。研究表明，经过处理的混合复合材料可用于汽车门板、自行车框架、体育用品、飞机内部面板以及轻量化结构部件等用途。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。