环氧树脂/纳米纤维素生物复合材料的力学性能研究

摘要整理

本研究旨在探究少量纳米纤维素（NC）添加对环氧复合材料力学性能的改善效果。采用压制木质素化学提取工艺获得纳米纤维素纤维，通过FTIR/ATR光谱和Zetasizer粒度分析仪确认了纤维素浆中纳米颗粒的存在。制备了纳米纤维素含量为0.5%~1.5%（w/w）的环氧复合材料。对所得复合材料进行了冲击强度（IS）和三点弯曲强度测试，并测定了临界应力强度因子（Kc）。与未改性环氧树脂（EP 0）相比，纳米纤维素复合材料的冲击强度提高了一倍；Kc分别在1.5%和0.5%（w/w）NC含量时增加了约50%和70%。在1% NC浓度时，复合材料断裂应力达到最大值，比未改性环氧树脂高15%。0.5% NC配方的破坏能最大，相比EP 0增加了102%。研究结果表明，仅需极少量纳米填料添加即可实现复合材料力学性能的显著改善，而其他研究通常需要更多纳米纤维素用量。这种原料利用方式有望提高纳米复合材料制备过程的经济效益。所得纳米复合材料可用作机械零件或作为夹芯复合材料的改性环氧基体，实现结构材料的轻量化同时改善力学性能。

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