阮芳濤，吳 浩，朱金偉，蘇永生，陳焯琳，王國(guó)峰，王洪杰，4*

（1.安徽工程大學(xué)紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.安徽工程大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；3.安徽上元家居材料股份有限公司，安徽 亳州236800；4.新能源汽車(chē)輕量化技術(shù)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蕪湖 241003）

0 前言

隨著日益增長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)增強(qiáng)，人們加強(qiáng)了自然資源的優(yōu)化利用。因?yàn)楹铣衫w維是從石油資源中提煉得到，具有難降解、價(jià)格昂貴的缺陷，造成日益增長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和石化資源稀缺等問(wèn)題，引發(fā)了探索天然材料替代傳統(tǒng)石油基材料的強(qiáng)烈需求［1-2］。天然纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料因其具有環(huán)保、輕質(zhì)、低成本、來(lái)源可持續(xù)及可降解等性能而備受關(guān)注。天然纖維（如亞麻、大麻、紅麻、劍麻）作為增強(qiáng)體已得到應(yīng)用［3-4］。

我國(guó)每年產(chǎn)出大量的稻草秸稈、麥稈、大豆稈、玉米稈等農(nóng)業(yè)廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年產(chǎn)各類(lèi)農(nóng)作物秸稈8 億噸左右［5］。目前對(duì)秸稈資源的處理方式制備成燃料或者飼料，還有部分秸稈資源遺棄田地，或者被焚燒而沒(méi)有得到有效的利用［6］。通過(guò)將秸稈制成秸稈纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料有利于提高秸稈資源利用率，同時(shí)可以緩解木材緊缺狀況，是木塑復(fù)合材料的有益補(bǔ)充。東北林業(yè)大學(xué)徐會(huì)成［7］選取水稻秸稈作為線(xiàn)性低密度聚乙烯（PE-LLD）的增強(qiáng)體，探索制備PELLD/稻秸復(fù)合材料的新工藝。通過(guò)物理力學(xué)性能、熱性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試分析等手段研究了PE-LLD/稻秸復(fù)合材料的成型機(jī)制，對(duì)不同工藝制備的復(fù)合材進(jìn)行模壓成型，并進(jìn)行有限元模擬分析，探討其作為預(yù)浸料應(yīng)用的特性。青島科技大學(xué)趙梅杰［8］以廢舊聚丙烯（WPP）為基體，以高粱秸稈纖維（SSF）和甘蔗秸稈纖維（SCF）2種常見(jiàn)的廢棄生物質(zhì)為填料，采用擠出注塑法制備了生物質(zhì)秸稈填充廢舊聚丙烯復(fù)合材料等，研究了秸稈纖維及助劑的種類(lèi)和含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)及阻燃性能的影響。PP 在作為一類(lèi)通用材料在日常生活中有大量應(yīng)用，如裝修管材、包裝薄膜、丙綸纖維等，因此每年大量的廢棄物產(chǎn)生了“白色污染”。 豐富的秸稈資源和大量的PP 廢棄物都需要加以利用。若將秸稈與PP 等聚合物制備成秸塑復(fù)合材料，不僅可以緩解木材資源消耗的壓力，同時(shí)也能夠?qū)⒔斩捹Y源變廢為寶。此外，目前大部分關(guān)于植物纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方式都是無(wú)規(guī)短纖通過(guò)注塑和熱壓等方式成型，對(duì)連續(xù)植物纖維增強(qiáng)復(fù)合研究較少。

秸稈是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和少量雜質(zhì)組成，由于存在大量氫鍵從而親水性較強(qiáng)，和PP 等疏水性聚合物的黏結(jié)界面質(zhì)量較差，改善界面相容性和優(yōu)化秸稈與聚合物之間的界面結(jié)合是研究秸稈類(lèi)復(fù)合材料的關(guān)鍵問(wèn)題［9］。目前對(duì)于植物纖維的處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物酶處理法3 類(lèi)［10-11］。浙江工業(yè)大學(xué)王忠元［12］以PP 和天然小麥秸稈作為主要原材料，制備了PP/秸稈復(fù)合材料。然后研究了聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐（PP-g-MAH）、乙烯-辛烯彈性體（POE）、有機(jī)抗菌劑吡啶硫酮鋅（ZPT）對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、流變性能、結(jié)晶性能、抗菌防霉性能的影響，并對(duì)機(jī)理進(jìn)行探討。中南林業(yè)科技大學(xué)陳康［13］以小麥秸稈和聚乳酸（PLA）為原料制備PLA/麥秸復(fù)合材料，探討了各制備因素對(duì)復(fù)合材料性能影響，并利用正交試驗(yàn)優(yōu)化了制備工藝得出最優(yōu)制備工藝條件。采用了硅烷偶聯(lián)劑、納米二氧化鈦構(gòu)建PLA/麥秸復(fù)合材料相容界面，改善了復(fù)合材料力學(xué)、耐水和熱穩(wěn)定等性能。天津工業(yè)大學(xué)王利劍［14］利用漢麻稈粉及PLA 通過(guò)模壓工藝制備PLA/漢麻稈粉復(fù)合材料，探究單一阻燃劑和復(fù)配阻燃劑對(duì)PLA/漢麻稈粉復(fù)合材料阻燃性能和力學(xué)性能的影響，利用堿+偶聯(lián)劑+納米蒙脫土對(duì)阻燃復(fù)合材料進(jìn)行聯(lián)合改性，進(jìn)一步提升材料的力學(xué)和阻燃性能，拓寬了木塑復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)往復(fù)合材料體系中加入納米顆粒也可以改善植物纖維與聚合物之間的界面相容性，納米材料因其小尺寸效應(yīng)、高比表面積和化學(xué)活性，可以顯著提高植物纖維和樹(shù)脂的結(jié)合性能、表面粗糙度和耐熱性［15］。馬源彬等［16］往木塑復(fù)合材料中加入納米SiO2，結(jié)果表明復(fù)合材料的力學(xué)性能均有所增加。張邈［17］往黃麻復(fù)合材料中加入納米SiO2，結(jié)果表明納米 SiO2粒子有效增強(qiáng)了界面強(qiáng)度。溶膠-凝膠改性是一種較為簡(jiǎn)便的納米顆粒制備技術(shù)，是將含有化學(xué)活性成分的無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽用作前驅(qū)體，溶解在溶劑中形成均勻的溶液，前驅(qū)體在規(guī)定的條件下水解和縮合形成溶膠，均勻地分散在溶液中，并通過(guò)蒸發(fā)和干燥轉(zhuǎn)化為納米顆粒并沉積于基體表面［18］。Zulkifli 等［19］采用溶膠-凝膠法制備了溶膠-凝膠硅化黑麻面包纖維（KBF）增強(qiáng)聚丙烯（P-KBF-S）復(fù)合材料，對(duì) KBF 進(jìn)行改性。結(jié)果表明KBF 的硅化降低了PPKBF-s 復(fù)合材料中的空隙含量，提高了KBF 的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。

正硅酸乙酯（TESO）通過(guò)水解縮合反應(yīng)可以形成微小的、分散的膠粒，并通過(guò)范德華力、氫鍵或化學(xué)鍵力相互聯(lián)結(jié)而形成一種空間開(kāi)放的骨架結(jié)構(gòu)，即形成凝膠［20］。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）下的TEOS 處理秸稈長(zhǎng)纖維，研究TEOS 溶液凝膠處理對(duì)秸稈的表面形貌、化學(xué)成分和親水性的影響，分析了TEOS 溶液凝膠法處理對(duì)秸稈纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料（PP/SF）的力學(xué)強(qiáng)度的影響，制備了秸稈纖維取向方向施力方向?yàn)? °、15 °、30 °、45 °、90 °的PP/SF 復(fù)合材料試樣，研究了不同取向方向?qū)P/SF 復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

小麥秸稈，安徽省上元家居材料股份有限公司；

PP，ST868M，李長(zhǎng)榮化學(xué)工業(yè)股份有限公司；

TEOS，AR，日本信越化學(xué)工業(yè)有限公司；

氨水，分析純，上海阿拉丁試劑有限公司。

1.2 主要儀器及設(shè)備

熱壓機(jī)，YLJ-HP300，合肥科晶材料技術(shù)有限公司；

電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，WCW-20，濟(jì)南天辰試驗(yàn)機(jī)制造有限公司；

數(shù)顯簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，XJJ-50S，濟(jì)南恒思盛大儀器有限公司；

接觸角測(cè)量?jī)x，DSA100，德國(guó)克呂公司；

掃描電子顯微鏡（SEM），S-4800，日本日立公司；

傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），IRAffinity-1，日本島津公司。

1.3 樣品制備

秸稈預(yù)處理：選取長(zhǎng)秸稈原材料，洗凈去除結(jié)節(jié)點(diǎn)，裁剪成15 cm 長(zhǎng)度的完整秸稈纖維管（SF），之后將秸稈管放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中在70 ℃下干燥12 h；

溶液凝膠處理秸稈纖維表面：制備2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)TEOS 溶液，在磁力攪拌下水解12 h 后，向溶液中加入適量氨水，使其pH 值達(dá)到中性，并在形成溶膠后加入小麥纖維，然后形成凝膠，置于烘箱中干燥72 h；圖1展示了TEOS 處理秸稈纖維的過(guò)程和原理圖，TESO 處理后的秸稈纖維如圖2（a）所示；

圖1 TEOS處理秸稈纖維原理圖Fig.1 Schematic diagram of TEOS approach to the treatment of straw fibers

圖2 樣品照片F(xiàn)ig.2 Photo of the samples

預(yù)浸料制備：準(zhǔn)備2 張15 cm×15 cm 的PP 薄膜，將秸稈整齊地排列在PP 膜之間，配置的形式為PP 膜/秸稈/PP 膜，之后放入模具并用熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓；熱壓工藝參數(shù)為180 ℃，10 MPa，5 min；熱壓完成后，在10 MPa 的壓力下保壓冷卻至室溫，拆除模具得到PP/SF復(fù)合材料預(yù)浸料；

PP/SF 復(fù)合材料制備：將4 塊PP/SF 復(fù)合材料預(yù)浸料單向堆疊放置在模具中（4 塊預(yù)浸料的SF 排列方向一致），然后再用與預(yù)浸料制備相同的方法放置在熱壓機(jī)中熱壓成型，先在未加壓的條件下180 ℃預(yù)熱2 min 后進(jìn)行熱壓，熱壓工藝參數(shù)為180 ℃，10 MPa，5 min；在10 MPa 的壓力下冷卻得到PP/SF 復(fù)合材料，如圖2（b）所示。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

將制備好的PP/SF復(fù)合材料按照不同的纖維取向排列方向切割成力學(xué)性能測(cè)試試樣，切取方向和秸稈纖維取向方向夾角的角度分別為0 °、15 °、30 °、45 °和90 °，切取角度和試樣的實(shí)物圖如圖3所示；

圖3 PP/SF復(fù)合材料Fig.3 PP/SF composites

拉伸性能測(cè)試：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1040—2008，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，拉伸速率為2 mm/min，在拉伸載荷作用下記錄試樣的載荷應(yīng)變，拉伸試樣長(zhǎng)度為150 mm，寬度為10 mm；

三點(diǎn)彎曲性能測(cè)試：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341—2008，控制的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，測(cè)量材料的三點(diǎn)彎曲性能，試樣的跨距比為16/1，寬度為10 mm，試樣的長(zhǎng)度比跨度長(zhǎng)20%，測(cè)試速度為2 mm/min；

沖擊性能測(cè)試：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1043—2008，采用簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試試樣的沖擊強(qiáng)度和吸收能，擺錘能量為7.5 J，沖擊速度3.8 m/s，擺錘預(yù)揚(yáng)角160°，支撐線(xiàn)之間的距離為40 mm，試樣長(zhǎng)度為60 mm，寬度為10 mm，以上力學(xué)性能測(cè)試試樣的有效數(shù)據(jù)不少于5個(gè)；

紅外分析：使用FTIR 進(jìn)行測(cè)試，將樣品和干燥的溴化鉀粉末在石英盤(pán)中進(jìn)行徹底研磨，使樣品能夠均勻混合，樣品在400～4 000cm-1掃描波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)為32次；

形貌分析：用SEM 觀察沖擊后的PP/SF 復(fù)合材料樣品的橫截面形貌，離子濺射金噴涂20 s后，在5.0 kV的加速電壓下對(duì)樣品進(jìn)行掃描和觀察；

接觸角測(cè)試：將處理前后的秸稈纖維剪成0.5 cm×0.5 cm 大小的方形，使用接觸角測(cè)試儀器測(cè)試，水滴大小為4 μL，測(cè)定蒸餾水在樣品表面的接觸角。

2 結(jié)果與討論

2.1 TEOS處理對(duì)SF表面元素和疏水性的影響

圖4 是未處理秸稈和經(jīng)過(guò)TEOS 表面處理秸稈在500～4 000 cm-1范圍內(nèi)FTIR 譜圖。兩類(lèi)秸稈都顯示在3 400 cm-1具有吸收峰，這是由秸稈中的木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的羥基O—H 鍵伸縮振動(dòng)導(dǎo)致。秸稈中的C—H 的伸縮振動(dòng)在2 320 cm-1和2 370 cm-1處出現(xiàn)特征峰。在1 040 cm-1范圍內(nèi)出現(xiàn)的波峰是秸稈纖維素主鏈的特征帶，也是碳水化合物環(huán)的一部分［21］。因?yàn)槔w維素具有強(qiáng)親水性，在1 616 cm-1處，峰值可能由水的—OH 引起。未處理的秸稈在2 320 cm-1處出現(xiàn)較強(qiáng)的特征吸收峰，這是由C—H 鍵的伸縮振動(dòng)所致，處理后秸稈的C—H 的吸收峰移至2 370 cm-1且有所增強(qiáng)，并且在823 cm-1處出現(xiàn)了波峰，該波峰是Si—O 的特征峰［22］，這表明經(jīng)過(guò)TEOS 處理后的秸稈形成著了更多的Si—O鍵，證實(shí)了經(jīng)過(guò)溶液-凝膠處理后，秸稈表面形成沉積的是SiO2顆粒。

圖4 樣品的FTIR譜圖Fig.4 FTIR spectra of the samples

通過(guò)靜態(tài)水接觸角測(cè)試研究溶液-凝膠處理對(duì)秸稈表面親疏水性能的影響。圖5 是未處理和處理后的兩類(lèi)秸稈表面接觸角在30、150、270 s 時(shí)的接觸角。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，接觸角逐漸變小。通過(guò)圖5 可以看出，經(jīng)過(guò)TEOS 處理的秸稈表面接觸角始終大于未處理秸稈的表面接觸角，這說(shuō)明TEOS 對(duì)秸稈的表面處理提高了秸稈的疏水性［23］。

圖5 SF表面接觸角Fig.5 Contact angles of SF surfaces

2.2 TEOS處理對(duì)SF和PP/SF界面的影響

圖6為SF在TEOS處理前后的表面形貌對(duì)比。從圖6（a）可以看出未處理的SF表面存在一些取向排列的原纖以及細(xì)小的微粒，表面整體較為光滑致密。而經(jīng)過(guò)TEOS 處理的SF 表面雖然也能觀察到原纖結(jié)構(gòu)，但是細(xì)小微粒被一層更粗糙的顆粒所覆蓋，如圖6（b）中的紅色箭頭所指，這是通過(guò)正硅酸乙酯和氨水作用，產(chǎn)生溶膠-凝膠形成了SiO2微粒。秸稈表面的纖維SiO2具有疏水性，這些疏水微粒可以在很大程度上提高秸稈表面粗糙度和疏水性，可以和PP樹(shù)脂基體很好地結(jié)合，形成較好的界面，同時(shí)更高的表面粗糙度也有利于秸稈和PP的結(jié)合。如圖7（a）所示，未被TEOS 處理過(guò)的秸稈與PP 復(fù)合制備的PP/SF 復(fù)合材料在沖擊斷裂后，其斷面出現(xiàn)較大的裂縫，孔洞平整光滑，秸稈表面粘連的樹(shù)脂較少，秸稈未處理時(shí)與PP樹(shù)脂基體相容性較差，兩者之間未形成有效結(jié)合。圖7（b）顯示經(jīng)過(guò)溶液-凝膠處理后SF和PP之間的浸潤(rùn)性和相容性都得到很大的提升，兩者之間形成了較好的界面結(jié)合。

圖6 SF的SEM照片F(xiàn)ig.6 SEM images of the SF

圖7 PP/SF復(fù)合材料沖擊斷面形貌Fig.7 Impact fractional morphology of the PP/SF composites

2.3 TEOS處理對(duì)PP/SF復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的影響

選取切取方向和纖維排列方向?yàn)? °的PP/SF，通過(guò)力學(xué)性能測(cè)試研究溶液-凝膠處理秸稈對(duì)其力學(xué)強(qiáng)度的影響。從圖8 可以看出，和未處理的PP/SF 相比，經(jīng)過(guò)TEOS 處理的PP/SF 拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度分別提升了20.3%，11%和35.7%，TEOS 改性的PP/SF力學(xué)性能得到了一定程度的提高，表明SiO2粒子能夠有效改善力學(xué)性能。Song［22］等通過(guò)將納米SiO2粒子引入到黃麻和聚乳酸組成的復(fù)合材料中，發(fā)現(xiàn)SiO2的加入可以改善PLA/黃麻界面的黏附性，從而提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性，其中彎曲強(qiáng)度提升了76.8%。復(fù)合材料的界面起到將載荷從增強(qiáng)纖維轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂基體的作用，其中的納米粒子可以起到分散載荷的作用，避免在傳遞過(guò)程中出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中從而產(chǎn)生裂縫。

圖8 TEOS處理對(duì)PP/SF復(fù)合材料力學(xué)性能的影響Fig.8 Effect of TEOS treatment on mechanical properties of the PP/SF composites

2.4 PP/SF復(fù)合材料的力學(xué)性能影響

通過(guò)對(duì)測(cè)量不同取向角度的溶液凝膠改性后的PP/SF 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，以評(píng)估SF 取向?qū)﹂L(zhǎng)SF增強(qiáng)PP 復(fù)合材料的影響（圖9～10）。0 °取向纖維PP/SF 出最高的拉伸強(qiáng)度（57.63 MPa），與長(zhǎng)秸稈本身的拉伸斷裂強(qiáng)度（89 MPa）相比有下降，這表明PP/SF 在拉伸載荷的作用下，存在著界面間和樹(shù)脂的拉伸破壞。纖維方向?yàn)?°的復(fù)合材料在纖維-基體界面處的剪切應(yīng)力較低，載荷傳遞沿纖維方向發(fā)生，導(dǎo)致隨機(jī)的纖維拉伸斷裂和纖維表面的脫膠裂紋，脫膠裂紋擴(kuò)展，傳播到相鄰的纖維中，最終合并成一個(gè)大裂紋，由于界面脫膠裂紋的產(chǎn)生，容易引起應(yīng)力集中缺陷導(dǎo)致PP/SF 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度不及純纖維的拉伸強(qiáng)度［24］。纖維取向?yàn)?5 °的PP/SF 的拉伸強(qiáng)度比0 °的PP/SF 降低了82.5%，下降的幅度較大。這種拉伸強(qiáng)度下降的趨勢(shì)在纖維取向?yàn)?0 °，45 °和90 °的PP/SF 復(fù)合材料中更為明顯。當(dāng)SF 和受力方向?yàn)?5 °時(shí)，PP/SF 的拉伸強(qiáng)度接近于PP 樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度（3.5 MPa），說(shuō)明當(dāng)秸稈呈對(duì)角線(xiàn)排列時(shí)，纖維和PP 基體之間的載荷傳遞受到限制，施加的拉伸力易于沿纖維方向傳遞，樹(shù)脂向SF的應(yīng)力傳遞不容易發(fā)生，復(fù)合材料的強(qiáng)度完全取決于樹(shù)脂基體。而90 °的PP/SF 復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度比45 ° PP/SF復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度還降低了236%，此時(shí)SF 起不到增強(qiáng)的作用，復(fù)合材料的強(qiáng)度取決于樹(shù)脂和SF間的界面強(qiáng)度。因此，SF的取向方向和拉伸方向的角度越小，SF 更能發(fā)揮出其增強(qiáng)效果，隨著兩者之間的角度增大，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度降低。

圖9 取向角度對(duì)PP/SF復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的影響Fig.9 Effect of orientation angle on tensile strength of the PP/SF composites

圖10顯示了不同取向的溶液凝膠改性后的PP/SF復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。和拉伸強(qiáng)度類(lèi)似，在獲得樣品中0°取向的PP/SF 復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度（54.65 MPa）最高，15 °的彎曲強(qiáng)度相當(dāng)于0 °的復(fù)合材料降低了約41%，30 °的彎曲強(qiáng)度相當(dāng)于15 °下降了約37.2%，45 °與90 °的彎曲強(qiáng)度相當(dāng)于30 °下降了約60%，隨著纖維取向角度不斷的增大彎曲強(qiáng)度卻逐漸降低，尤其是45 °以及90 °下降得最為明顯，在試樣變彎時(shí)，此時(shí)式樣的中心主應(yīng)力方向垂直于橫截面，因此應(yīng)力狀態(tài)為剪切，力的傳遞方式和材料破壞方式影響其彎曲強(qiáng)度。從圖10（b）中可以看出，中0 °取向的PP/SF復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最高（13 MPa），秸稈排列為15 °比0 °的沖擊強(qiáng)度下降了約47.6%，30 °相對(duì)于15 °的沖擊強(qiáng)度下降了約70%，45 °與90 °相對(duì)于30 °沖擊強(qiáng)度下降了約56.5%。隨著取向角度不斷的增大彎曲強(qiáng)度卻逐漸降低，30 °時(shí)沖擊強(qiáng)度下降的幅度最大，并且45 °以及90 °沖擊強(qiáng)度相對(duì)于30 °繼續(xù)下降。以上結(jié)果表明，纖維的取向角度對(duì)材料的力學(xué)性能有很大的影響。

圖10 取向角度對(duì)PP/SF復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度的影響Fig.10 Effect of orientation angle on the bending strength and impact strength of PP/SF composites

3 結(jié)論

（1）經(jīng)過(guò)TEOS 溶液凝膠法處理后的秸稈的表面會(huì)沉積SiO2微粒，提高了SF 表面的疏水性和粗糙度，從而使SF 和PP 之間的浸潤(rùn)性和相容性都得到很大的提升，兩者之間形成了較好的界面結(jié)合；

（2）和未處理的PP/SF 相比，經(jīng)過(guò)TEOS 溶液凝膠法處理的PP/SF 拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度分別提升了20.3%，11%和 35.7%，這是因?yàn)镾iO2微粒可以起到分散載荷的作用，避免在外界施加的載荷在傳遞過(guò)程中出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中從而產(chǎn)生裂縫；

（3）SF的取向方向和施加應(yīng)力方向的角度越小，SF更能發(fā)揮其增強(qiáng)效果，PP/SF復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度越高。和0 °取向的PP/SF復(fù)合材料相比，15 °取向的PP/SF復(fù)合材料的拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度分別下降了82.5%，41%和47.6%，當(dāng)取向角度大于45 °時(shí)，PP/SF復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度接近于PP基體的力學(xué)強(qiáng)度。