天然纤维常见的7种表面改性方法

　　天然纤维密度低、易降解、节能环保，符合可持续发展，广泛应用于热塑性塑料的增强改性。但通常天然纤维含有许多羟基，表现为极强的亲水性能，然而树脂基体通常具有疏水性能，会导致两者的界面相容性差，从而破坏复合材料的各项性能。因此，通常需要对天然纤维进行表面改性，以提高天然植物纤维与树脂基体的相容性，才能制备具有良好性能的复合材料。

　　目前，天然纤维常见的表面改性方法主要有以下几种：

　　1、蒸汽爆破预处理

　　蒸汽爆破是在高温高压情况下，使高压下的蒸汽瞬间进入天然纤维内部，并在短时间内释放压力，使纤维原料分裂成细纤维束。同时使纤维的结构破坏，纤维分子内氢键被打断。

　　2、热处理

　　热处理是一种绿色环保的方法，该方法的目的是减少天然植物纤维中的水分。同时，天然纤维中含有的羟基也会通过热处理减少，从而使天然植物纤维与树脂基体有良好的结合性能。其方法主要是把纤维置于设定好温度的烘箱内一段时间，从而改变纤维晶体结构的取向与规整度。

　　3、等离子处理

　　等离子体处理时要求纤维处于低真空室中，然后在低真空室中引入气体并电离，从而产生等离子体。使用气体包括氧气、氮气、氦气和空气。引入的气体离子撞击纤维表面，引发纤维结构的物理、化学变化。

　　4、碱处理

　　碱处理是目前应用较为广泛的纤维化学处理方法。该方法是使用氢氧化钠 (NaOH) 改性天然纤维，除去天然纤维表面的木质素等弱组分，显露出纤维素分子，增加反应位点，提高天然纤维表面粗糙度，从而增强与树脂基体的粘附性。

　　5、硅烷偶联剂处理

　　硅烷偶联剂改性是一种重要的化学改性方法。主要机理是硅烷分子含有双官能团，可分别与纤维和树脂基体反应，在天然纤维与基体之间构成“桥梁”。硅烷偶联剂处理纤维的主要反应过程，包括水解、缩合、形成氢键及共价键。

　　6、接枝共聚

　　在天然纤维表面接枝共聚是很有效的改性方法。反应机理为纤维素与单体发生接枝反应，在不完全破坏纤维素本身性能的情况下，最终使天然纤维分子链上接枝上不同性质的共聚物，单体主要包括丙烯酸、丙烯腈等。

　　7、乙酰化处理

　　乙酰化处理是天然纤维与酸、酸酐等发生酯化反应，酯化反应是天然纤维的羟基 (—OH) 与乙酰基 (CH3COO—) 反应的过程。纤维中的极性羟基被乙酰基代替，从而降低了天然纤维的极性，更利于天然纤维在树脂基体中的分散，从而提高纤维与树脂基体的界面结合性能。
资料来源：《赵鑫,汪殿龙,孙占英.天然纤维表面改性及其在复合材料中的应用进展[J].工程塑料应用,2020,48(10):167-171》