竹纤维/聚乳酸复合绳的捻合制备及拉伸性能研究

摘要

采用将长竹纤维（BF）与聚乳酸纤维（PLA）合并加捻先制成捻合绳，再热烘的工艺（155℃、30 min）制备BF/PLA复合材料。通过改变捻合条件研究BF/PLA复合材料拉伸性能的变化，以获得最佳捻合工艺参数。运用纤维拉伸实验、扫描电子显微镜（SEM）等手段研究捻度、纤维根数和BF、PLA质量比对复合绳拉伸性能的影响。通过正交试验研究最佳捻合制备工艺参数，并对复合前后BF/PLA的拉伸性能及BF和PLA之间的结合状态进行对比分析。结果表明：加捻结构有助于竹纤维和熔融态PLA纤维之间的结合。随着捻度、纤维根数和BF、PLA质量比的增加，BF/PLA复合材料的拉伸强度均呈现先增加后降低的趋势，断裂强度最大值的单因素条件分别为捻度100捻/m、纤维根数16根和BF、PLA质量比42∶58。3个因素对拉伸性能的影响程度依次为：纤维根数>BF、PLA质量比>捻度。最佳捻合工艺参数：捻度100捻/m、纤维16根、BF、PLA质量比87∶13。此工艺下，复合绳的弹性模量和断裂强度分别为53.67 MPa和9.9 cN/tex，比捻合绳（复合前）分别提高16.1%和17.9%。

关键词

竹纤维 / 聚乳酸 / 复合材料 / 捻合参数 / 断裂强度

基金资助

浙江省科技厅公益性项目（LNG21C160006）