碱处理椰壳纤维织物对环氧树脂基材料拉伸性能影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.005

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (4): 26-31.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.005

碱处理椰壳纤维织物对环氧树脂基材料拉伸性能影响研究

张青松, 李良勇(), 曹炜强, 程艳雯, 彭天祥, 王俊潼, 李后杨

海南大学土木建筑工程学院，海口 570228

收稿日期:2023-07-23 出版日期:2024-04-26 发布日期:2024-04-22
通讯作者: 李良勇（1989—），男，副教授，从事加筋土结构与边坡支护、地基处理等方面的研究，liliangyong200@163.com
E-mail:liliangyong200@163.com
作者简介:第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社广告部
邮编：100048
基金资助:
国家自然科学基金青年项目(42207190);海南省自然科学基金项目(122RC541);海南省自然科学基金项目(520RC549)

Effect of alkali⁃treated coir⁃geotextile on the tensile properties of epoxy resin⁃based materials

ZHANG Qingsong, LI Liangyong(), CAO Weiqiang, CHENG Yanwen, PENG Tianxiang, WANG Juntong, LI Houyang

College of Civil Engineering and Architect，Hainan University，Haikou 570228，China

Received:2023-07-23 Online:2024-04-26 Published:2024-04-22
Contact: LI Liangyong E-mail:liliangyong200@163.com

摘要/Abstract

摘要：

为研究碱处理椰壳纤维织物对环氧树脂基材料拉伸性能的影响，本文采用氢氧化钠（NaOH）和碳酸氢钠（NaHCO₃）两种碱溶液对椰壳纤维织物进行预处理，研究了不同浓度碱溶液和处理时长对椰壳纤维织物表面形貌的影响，并制备了以环氧树脂为基体的椰壳纤维织物。结果表明，经过5 % NaOH溶液环境处理6 h和在10 % NaHCO₃溶液环境处理96~168 h的情况下，对环氧树脂基材料的拉伸性能增强效果表现出一致性，并且达到了最大值。通过对其微观和傅里叶变换红外光谱分析，随着碱处理时长的增加，椰壳纤维表面的轮廓逐渐显现出更清晰的特征，超过适宜处理时间，其表面呈现出更加粗糙的特征，伴随着更为明显的大面积腐蚀现象。纤维在10 %NaHCO₃溶液环境中处理96~168 h时与5 %NaOH溶液处理6 h时表面出现了较为相似的现象，并且NaHCO₃溶液不会对纤维表面的纤维素结构造成损伤，也不会显著增加纤维表面的粗糙度。

关键词: 椰壳纤维织物, 环氧树脂, 碱处理, 拉伸性能

Abstract:

To evaluate the effect of alkali treatment of coir⁃geotextile on the tensile properties of epoxy⁃based materials， two types of alkali solutions， NaOH and NaHCO₃， were used for pretreating the coir⁃geotextile and the effects of alkali solution concentration and treatment time on the surface morphology of the coir⁃geotextile was investigated. The coir⁃geotextile with epoxy resin as a substrate was prepared. The results indicated that after the coir⁃geotextile was treated with 5 % NaOH solution for 6h and 10 % NaHCO₃ solution for 96~168 h， the tensile enhancement effect on the epoxy⁃based materials presented good consistency， resulting in a maximum value. Based on the analysis of microstructure and FTIR， the surface contour of the coir fiber gradually showed more explicit characteristics with an increase in the treatment time with alkali solutions. Beyond the appropriate treatment time， the coir fiber showed a rougher surface， accompanied by a more apparent large⁃area corrosion phenomenon. The surface of coir fiber treated with 10 % NaHCO₃ solution for 96~168 h is similar to that with 5 % NaOH solution for 6h. The treatment with an NaHCO₃ solution did not damage the cellulose structure of the fiber surface and also did not increase the surface roughness of the fiber significantly.

Key words: coir?geotextile, epoxy resin, alkali treatment, tensile property

中图分类号:

TQ323.5

张青松, 李良勇, 曹炜强, 程艳雯, 彭天祥, 王俊潼, 李后杨. 碱处理椰壳纤维织物对环氧树脂基材料拉伸性能影响研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 26-31.

ZHANG Qingsong, LI Liangyong, CAO Weiqiang, CHENG Yanwen, PENG Tianxiang, WANG Juntong, LI Houyang. Effect of alkali⁃treated coir⁃geotextile on the tensile properties of epoxy resin⁃based materials[J]. China Plastics, 2024, 38(4): 26-31.

图/表 9

图1 制备流程图

Fig.1 Preparation flow chart

样品	处理时间/h
样品	0.5	1	2	6	12	24	96	168
未处理	4.08
5 % NaOH	5.19	5.62	6.14	10.6	7.42	6.14	5.43	3.42
10 % NaOH	7.21	4.35	2.46	2.7	2.7	2.2	1.95	1.73
10 %NaHCO₃	4.12	4.15	4.18	4.21	4.32	4.48	7.86	10.57

表1 椰壳纤维织物环氧树脂基材料拉伸性能表 (kN/m)

Tab.1 Tensile strength of coir⁃geotextile reinforced epoxy resin

图2 碱处理椰壳纤维织物环氧树脂基材料拉伸力与伸长率关系曲线图

Fig.2 Tensile force versus elongation of epoxy resin⁃based materials made of alkali⁃treated coir⁃geotextile

图3 未处理椰壳纤维的微观形貌图

Fig.3 Microscopic⁃morphology of untreated coir fiber

图4 5 %NaOH溶液处理和不同处理时长的椰壳纤维的微观形貌图

Fig.4 Micro⁃morphology of coir fibers treated with 5 %NaOHsolutions after various treatment duration

图5 10 %NaOH溶液处理和不同处理时长的椰壳纤维的微观形貌图

Fig.5 Micro⁃morphology of coir fibers treated with 10 % NaOHsolutions after various treatment duration

图6 10 %NaHCO3溶液处理和不同处理时长的椰壳纤维的微观形貌图

Fig.6 Micro⁃morphology of coir fibers treated with 10 % NaHCO3 solutions after various treatment duration

图7 椰壳纤维的FTIR谱图

Fig.7 FTIR of the coir fiber

图8 拉伸破坏情况

Fig.8 Tensile failure result

参考文献 16

1	Pickering K L， Aruan Efendy M G， Le T M. A review of recent developments in natural fibre composites and their mechanical performance［J］. Composites Part A， 2016， 83：98⁃112.
2	郭秀生，于德梅，李琴，等. 环氧树脂/改性碳纳米管复合材料的导热性能［J］.中国塑料，2015，29（1）：23⁃28.
	GUO X S， YU D M， LI Q， et al. Thermal conductivity of epoxy/modified multiwall carbon nanotube nanocomposites［J］. China Plastics， 2015， 29（1）：23⁃28.
3	张祥凯，王智敏，谢建强. 生物质环氧树脂固化剂的研究进展［J］. 中国塑料， 2022， 36（2）：111⁃124.
	ZHANG X K， WANG Z M， XIE J Q. Research progress in biomass curing agents for epoxy resins［J］ China Plastics， 2022， 36（2）：111⁃124.
4	许伟坤，王慧丽，董亿政，等. 超支化聚酯在环氧树脂改性中的研究进展［J］. 中国塑料， 2021， 35（1）：110⁃123.
	XU W K， WANG H L， DONG Y Z， et al. Research progress in modification of epoxy resins with hyperbranched polyesters［J］. China Plastics， 2021， 35（1）：110⁃123.
5	Fiore V， Di Bella G， Valenza A. The effect of alkaline treatment on mechanical properties of kenaf fibers and their epoxy composites［J］. Composites Part B， 2015， 68：14⁃21.
6	赵磊，姜为青，刘华，等. 生物可降解山麻杆韧皮纤维增强PBS复合材料的性能研究［J］. 中国塑料， 2019， 33（12）：73⁃79.
	ZHAO L， JIANG W Q， LIU H， et al. Performance investigation of PBS composites reinforced with biodegradable phloem fiber from alchornea davidii franch［J］. China Plastics， 2019， 33（12）：73⁃79.
7	冯伟丽，康兴隆，鲁哲宏，等. 天然纤维及其聚合物基复合材料阻燃改性研究进展［J］. 中国塑料， 2019， 33（9）：125⁃131.
	FENG W L， KANG X L， LU Z H， et al. Research progress in flame retardant modification of natural fibers and their polymer⁃matrix composites［J］. China Plastics， 2019， 33（9）：125⁃131.
8	李熙，刘强，江世雄，等. 天然植物纤维复合材料在土木建筑工程中的应用研究［J］. 合成材料老化与应用， 2023， 52（2）：132⁃134.
	LI X， LIU Q， JIANG S X， et al. Application of natural plant fiber composites in civil engineering［J］. Synthetic Materials Aging and Application， 2023， 52（2）：132⁃134.
9	Vijay Kumar Thakur， Amar Singh Singha， Kaur Inderjeet， et al. Silane functionalization of saccaharum cilliare fibers： thermal， morphological， and physicochemical study［J］. International Journal of Polymer Analysis and Characterization， 2010， 15（7）：397⁃414.
10	Tran Huu Nam， Ogihara Shinji， Nguyen Huy Tung， et al. Effect of alkali treatment on interfacial and mechanical properties of coir fiber reinforced poly（butylene succinate） biodegradable composites［J］. Composites Part B， 2011， 42（6）：1 648⁃1 656.
11	Widnyana Arya， Gde Riana I， Wayan Surata I， et al. Tensile properties of coconut coir single fiber with alkali treatment and reinforcement effect on unsaturated polyester polymer［J］. Materials Today： Proceedings， 2020， 22（Pt 2）：300⁃305.
12	Suresh Kumar S M， Duraibabu D， Subramanian K. Studies on mechanical， thermal and dynamic mechanical properties of untreated （raw） and treated coconut sheath fiber reinforced epoxy composites［J］. Materials & Design， 2014， 59：63⁃69.
13	Udaya Kumar P A， Ramalingaiah， Suresha B， et al. Effect of treated coir fiber/coconut shell powder and aramid fiber on mechanical properties of vinyl ester［J］. Polymer Composites， 2018， 39（12）：4 542⁃4 550.
14	Fiore V， Scalici T， Nicoletti F， et al. A new eco⁃friendly chemical treatment of natural fibres： effect of sodium bicarbonate on properties of sisal fibre and its epoxy composites［J］. Composites Part B， 2016， 85：150⁃160.
15	闫安，娄春华，王灏，等. 玉米秸秆纤维素改性环氧树脂的制备［J］. 合成树脂及塑料， 2021， 38（5）：30⁃33.
	YAN A， LOU C H， WANG H， et al. Preparation of CSC⁃modified epoxy resin［J］. China Synthetic Resin And Plastics，2021， 38（5）：30⁃33.
16	Huang Gu. Tensile behaviours of the coir fibre and related compo⁃sites after NaOH treatment［J］. Materials & Design， 2009， 30（9）：3 931⁃3 934.

[1]	赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 姚吉尔. 环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品翘曲变形的影响因素分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(3): 59-66.
[2]	王栋. 金属有机框架基阻燃剂在阻燃领域的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 118-125.
[3]	赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 王少峰. 环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 26-32.
[4]	刘刚, 江雄, 郎梼, 王艺, 张璐, 胡松超, 常毅君, 张启路. 聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 39-44.
[5]	吴志峰, 姜锐涛, 丁永跃, 潘新飞, 王志伟. 钢塑转换防腐层老化性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 76-81.
[6]	李桂丽谢丹夏学莲孙李龙. 纤维素纳米纤维对聚乳酸结晶、流变和拉伸性能的影响[J]. , 2023, 37(4): 17-22.
[7]	曹炜强李良勇张青松王俊潼李后杨. 椰壳纤维增强环氧树脂复合格栅的制备及性能研究[J]. , 2023, 37(3): 13-18.
[8]	杨晨, 唐晓东, 李晶晶, 冯雪峰, 曹晔飞, 高志强. 双酚A型环氧树脂合成技术进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 106-112.
[9]	王芳, 郝建薇. 竹基多孔碳协同二乙基次膦酸铝催化阻燃环氧树脂及作用机理研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(10): 70-76.
[10]	刘庆坤, 丛川波, 孟晓宇, 周琼. 反应型大分子抗氧剂的合成及其在EPDM中的抗氧化性能[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 99-105.
[11]	杨金, 陈鹏然, 高培鑫. DIDOPO与POSS/EG协同阻燃环氧树脂泡沫及机理研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 38-45.
[12]	谭立钦, 刘伟区, 梁利岩, 王硕, 冯志强, 林家明. 含巯基聚硅氧烷改性环氧树脂的制备及性能[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 21-29.
[13]	徐杰, 钟进福, 童晓茜, 李广富, 付栋梁, 李城城. 端羧基修饰单宁酸/没食子酸环氧树脂复合材料的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(7): 44-50.
[14]	衣惠君, 汤明, 张清怡, 摆音娜. 3D打印用光固化树脂产品性能研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 43-46.
[15]	徐伟华, 郑宇, 沈向阳, 张炎, 刘桔文, 严石静. 不同POSS对磷⁃硅协同阻燃环氧树脂性能的影响[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 115-120.

碱处理椰壳纤维织物对环氧树脂基材料拉伸性能影响研究

Effect of alkali⁃treated coir⁃geotextile on the tensile properties of epoxy resin⁃based materials

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