0.5%高锰酸钾表面处理的印度栝楼纤维增强环氧复合材料的机械性能与吸水性研究

《Scientific Reports》：Comparative study of chemical treatments on the mechanical and moisture absorption behavior of coccinia indica fiber-reinforced epoxy composites

　　

摘要

对生态意识型功能材料日益增长的需求推动了材料科学领域科学家将重点转向天然纤维增强聚合物复合材料（NFRPCs）的研究，由于具有高比强度和可持续性，它们受到了广泛关注。为了进一步增强，使用表面处理的纤维对复合材料进行增强，表现出最佳性能。本研究专注于制造用印度栝楼纤维增强的环氧复合材料。利用不同的表面处理化学品来确定最佳化学品及其浓度，以获得复合材料有效的机械性能和吸水性能。结果显示，用 0.5% 的 KMnO₄ 增强的印度栝楼纤维增强环氧复合材料表现出优异的性能，拉伸强度为 40.13 MPa，弯曲强度为 89.74 MPa。该复合材料的压缩强度和冲击强度分别记录为 50 MPa 和 650 J/m。相比之下，未处理的印度栝楼纤维/环氧复合材料表现出 34.59 MPa 的拉伸强度、66.63 MPa 的弯曲强度、34.4 MPa 的压缩强度和 386.7 J/m 的冲击强度。通过采用扫描电子显微镜（SEM）分析确定了断裂样品的失效机制。通过吸水过程确定亲水特性，显示该复合材料的吸水率最低，表明 KMnO₄ 在基体与增强材料之间的结合中发挥了有效作用。这些发现表明，用 0.5% 的 KMnO₄ 增强的印度栝楼纤维增强环氧复合材料可作为传统材料的可行替代方案，为半结构和汽车应用提供了性能、成本效益和环境优势的平衡组合。