天然纖維常見的7種表面改性方法

　　天然纖維密度低、易降解、節能環保，符合可持續發展，廣泛應用于熱塑性塑料的增強改性。但通常天然纖維含有許多羥基，表現為極強的親水性能，然而樹脂基體通常具有疏水性能，會導致兩者的界面相容性差，從而破壞復合材料的各項性能。因此，通常需要對天然纖維進行表面改性，以提高天然植物纖維與樹脂基體的相容性，才能制備具有良好性能的復合材料。

　　目前，天然纖維常見的表面改性方法主要有以下幾種：

　　1、蒸汽爆破預處理

　　蒸汽爆破是在高溫高壓情況下，使高壓下的蒸汽瞬間進入天然纖維內部，并在短時間內釋放壓力，使纖維原料分裂成細纖維束。同時使纖維的結構破壞，纖維分子內氫鍵被打斷。

　　2、熱處理

　　熱處理是一種綠色環保的方法，該方法的目的是減少天然植物纖維中的水分。同時，天然纖維中含有的羥基也會通過熱處理減少，從而使天然植物纖維與樹脂基體有良好的結合性能。其方法主要是把纖維置于設定好溫度的烘箱內一段時間，從而改變纖維晶體結構的取向與規整度。

　　3、等離子處理

　　等離子體處理時要求纖維處于低真空室中，然后在低真空室中引入氣體并電離，從而產生等離子體。使用氣體包括氧氣、氮氣、氦氣和空氣。引入的氣體離子撞擊纖維表面，引發纖維結構的物理、化學變化。

　　4、堿處理

　　堿處理是目前應用較為廣泛的纖維化學處理方法。該方法是使用氫氧化鈉 (NaOH) 改性天然纖維，除去天然纖維表面的木質素等弱組分，顯露出纖維素分子，增加反應位點，提高天然纖維表面粗糙度，從而增強與樹脂基體的粘附性。

　　5、硅烷偶聯劑處理

　　硅烷偶聯劑改性是一種重要的化學改性方法。主要機理是硅烷分子含有雙官能團，可分別與纖維和樹脂基體反應，在天然纖維與基體之間構成“橋梁”。硅烷偶聯劑處理纖維的主要反應過程，包括水解、縮合、形成氫鍵及共價鍵。

　　6、接枝共聚

　　在天然纖維表面接枝共聚是很有效的改性方法。反應機理為纖維素與單體發生接枝反應，在不完全破壞纖維素本身性能的情況下，最終使天然纖維分子鏈上接枝上不同性質的共聚物，單體主要包括丙烯酸、丙烯腈等。

　　7、乙酰化處理

　　乙酰化處理是天然纖維與酸、酸酐等發生酯化反應，酯化反應是天然纖維的羥基 (—OH) 與乙酰基 (CH3COO—) 反應的過程。纖維中的極性羥基被乙酰基代替，從而降低了天然纖維的極性，更利于天然纖維在樹脂基體中的分散，從而提高纖維與樹脂基體的界面結合性能。
資料來源：《趙鑫,汪殿龍,孫占英.天然纖維表面改性及其在復合材料中的應用進展[J].工程塑料應用,2020,48(10):167-171》