生物可降解聚合物可持续应用的最新进展gydF4y2Ba

塑料废弃物的处理是一个严重的环境问题,我们今天的脸。大规模生产和增加使用塑料广泛应用于我们的日常生活中gydF4y2Ba^{1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba}导致了环境的影响。因此,这些问题导致全球气候变暖正在带来日益严重的威胁由于燃烧产生的二氧化碳排放等传统聚合物降解聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。可生物降解聚合物正在开发作为一种替代方法用于可降解高分子材料在不同的应用程序gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba。不可降解塑料废弃物管理的最佳选择替换的使用不经济与可降解聚合物降解材料回收或重用他们是环保的gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba。因为环境污染造成的使用可降解材料,增加了对生物可降解材料研究和发展gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

生物可降解聚合物材料,可以在有限的时间通过监管过程分解成容易丢弃的产品gydF4y2Ba^7gydF4y2Ba。他们可能是由各种各样的废物或/和生物资源,比如浪费的食物,动物,秸秆以及其他来源,如淀粉、销毁和纤维素。生物塑料制成的可再生资源往往比那些由微生物资源促使生产商集中在可再生资源制造出生物塑料gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba。可生物降解聚合物的使用环境效益等再生原料、生物降解和减少二氧化碳的排放导致全球变暖gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba。微生物如细菌和真菌可能使用可生物降解的聚合物,并将其转换到HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba啊,公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和甲烷。生物降解过程取决于材料的组成gydF4y2Ba^10gydF4y2Ba。聚合物形态、聚合物结构、化学和放射治疗,聚合物分子量是影响生物降解过程的所有参数gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。生物可降解聚合物也被称为生物聚合物gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba。有两个原因使用聚合物来自可再生资源;(i)环境问题的增加塑料垃圾和全球变暖由于燃烧时释放的二氧化碳废物,和(2)石油资源是有限的,结束了gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

生物可降解塑料行业很有前途的。然而,他们需要开发的串联彻底检查临终治疗过程与有机废物的管理和全球一体化选择性废物收集扩展。可生物降解塑料的好处能够处理生物在他们的生命(堆肥或厌氧消化)。堆肥生物可降解塑料是彻底记录和公认的在全球范围内。产品的生物降解性可在家庭或工业堆肥条件下进行的。在缺乏氧气的情况下,厌氧消化将有机废物转化为沼气(公司的混合物gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba),另外限价之间可通过加热和发电gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba。开发替代和有针对性的废物管理解决方案也是一个重大挑战,鼓励集成生物聚合物的循环经济gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba。生物可降解聚合物可以被归类与他们的起源gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。管理非降解废物和减少其在环境中积累,生物可降解材料等几种用途的非生物降解的材料代替了塑料袋和包装。领域的人类健康保健、生物可降解聚合物等各种重要应用程序也使用软组织工程、基因治疗和软组织工程gydF4y2Ba^15gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

所需的属性和性能可以以合理的成本提供的混合矩阵与天然纤维聚合物形成天然纤维增强复合材料(NFRCs)。天然纤维可以提供许多环境和经济的优点包括大量可再生和可访问,减少原材料的成本。他们可以回收,可生物降解,实现大型刚度重量比和高隔热。等天然纤维和合成纤维一样便宜的碳和玻璃纤维。生产1吨连续纤维玻璃纤维产品从原料工厂出口排放在1.4和2.2之间吨有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba情商,平均1.8吨有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba情商。天然纤维相比,排放0.3和0.7吨的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每吨情商的天然纤维gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba。天然纤维与它们的起源可以被归类为植物纤维如亚麻和棉。动物纤维可以从羊毛中提取和头发。由硅酸盐矿物纤维如石棉、链硅酸盐和粘土gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba}。虽然从自然获得的矿物纤维,它们是不可再生材料gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。由于疏水性聚合物的性格和亲水性的天然纤维,它们之间的兼容性很低,一个重大的挑战gydF4y2Ba^19gydF4y2Ba。因此,许多技术应用于治疗和修改天然纤维表面减少水分的吸收,提高粘附聚合物的矩阵。这些治疗方法可以化学、物理或生物治疗。有许多因素影响化学成分的变化,属性,和结构方面的纤维如增长的起源、纤维植物的年龄,气候条件,不同的提取模式gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。澄清一些性质和化学成分的纤维将在本研究中被提及。gydF4y2Ba

在这篇文章的一些性质可生物降解的聚合物,天然纤维,biocomposites定义。这些属性包括力学性能、热性能、粘弹性行为,声学性能、表面形态和化学成分的材料。材料的热性能是通过使用热重量分析检查。用动态力学分析粘弹性行为的报道。复合材料的化学成分和负责的官能团反应在天然纤维和提供信息使用傅里叶变换红外光谱学共价键被确定。gydF4y2Ba

合成聚合物在日常生活中已经成为多个应用程序所必需的。他们是不可生物降解的材料,所以他们在环境中累积造成严重的问题。可生物降解聚合物现在获得的关注作为替代传统的聚合物。生物可降解聚合物材料可以自然降解微生物生产环保的行动和有用的材料,如有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba。混合两种或两种以上的生物聚合物和混合天然纤维表面改性来提高可生物降解聚合物的机械和物理性能。生物聚合物可以用于广泛的应用,如塑料袋、汽车和医疗应用程序部分。生物可降解材料的优点是能与有机废物堆肥或利用生成生物质在使用这些材料。同时,生物可降解材料可以回收生产有用的单体和低聚物的微生物和用于生产的产品。生物聚合物失败被解释根据法医工程尽量避免或减少这些失败在制造和使用。gydF4y2Ba

可生物降解的生物降解聚合物的定义是化学分解的物质,这是通过微生物的酶工作导致化学成分的变化,机械和结构属性和形成代谢产品,环保材料,如甲烷,水和生物量和二氧化碳。图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示了生物降解聚合物的步骤gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。胞外酶和氧化等非生物制剂;降解、水解解聚长链聚合物和创建短链(低聚物)在第一阶段gydF4y2Ba^{20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba}。寡聚物的生物矿化过程,是由微生物bio-assimilated矿化,是第二阶段。有氧和无氧降解可以发生。有氧降解发生在氧气的存在生产有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO,生物量和残渣。厌氧降解是在无氧环境进行生产有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO, CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba、生物质和残渣gydF4y2Ba^20.gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

影响生物降解的因素gydF4y2Ba

生物降解过程受到各种因素影响,包括聚合物形态、结构、化学处理和分子量。(1)聚合物结构:生物可降解聚合物可水解的联系以及聚合物链中暴露于降解微生物和水解酶的存在。聚合物的疏水性和亲水性结构比聚合物降解含疏水或亲水结构gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。(2)聚合物形态:酶攻击比结晶聚合物的无定形区域容易地区非晶区分子彼此相距较远的芽尖,这使得它容易降解。的酶促降解聚合物也熔化温度的影响(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba)的聚合物。生物降解聚合物通过增加聚合物的熔点降低gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在那里,gydF4y2BaΔHgydF4y2Ba融化和焓变化吗gydF4y2BaΔSgydF4y2Ba熵的变化对融化吗gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。(3)放射和化学治疗:解理和交联聚合物引起的自由基和/或聚合物的离子光解产生的紫外线和γ-rays辐照。另外氧化发生复杂情况,改变聚合物的生物降解能力gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。(4)分子量:生物降解性的高分子聚合物分子量的增加减少gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

环境正遭受严重的问题越来越困难的处理的塑料垃圾,抵抗微生物降解gydF4y2Ba^23gydF4y2Ba。因此,研究者试图生产可生物降解,无污染,环保材料gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba。近年来,天然和合成的起源生物可降解聚合物是具有良好的相容性和生物降解性gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。作为生物可降解聚合物得到极大关注,因为他们降解为无毒环保材料gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba。机械强度、热及共同可生物降解聚合物及其复合材料的电性质图所示。gydF4y2Ba2 a - cgydF4y2Ba。Polyglycolide(聚乙醇酸(PGA)具有较高的抗拉强度(70 - 117 MPa)。热塑性淀粉显示低抗拉强度(16 - 22 MPa)。gydF4y2Ba

聚乳酸(PLA)玻璃纤维复合材料有很高的电阻率(2.5×10gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba-4.9×10gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba)µohm。c米一个s shown in Fig.2 bgydF4y2Ba。可生物降解聚合物的熔点是变体。Polyglycolide熔化温度高(220 - 231°C)和高杨氏模量(6.1 - -7.2 GPa)如无花果所示。gydF4y2Ba2摄氏度gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

可生物降解聚合物的分类gydF4y2Ba

可生物降解聚合物可以被归类基于他们的起源和合成方法,其化学成分、经济重要性、处理方法和应用。他们在这项研究基于分类的起源gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba。可生物降解聚合物分为两组根据他们的起源显示在无花果。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。天然生物聚合物和合成生物聚合物是由自然资源和石油,分别gydF4y2Ba^{11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba}。天然生物聚合物是来自可再生或生物来源,如动物,植物,海洋,和微生物来源,而合成可生物降解聚合物化学生产gydF4y2Ba^25gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

天然可降解聚合物gydF4y2Ba

所有生物的成长周期导致自然生物聚合物的形成。连锁聚合反应与酶催化生长的活性单体生成细胞内通过复杂的代谢过程都包含在其生产gydF4y2Ba^23gydF4y2Ba。他们自然生物降解,具有良好的生物相容性gydF4y2Ba^26gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

直接从生物质中提取生物聚合物gydF4y2Ba

农业废弃物生产生物塑料是一个主要来源,增塑剂和抗氧化添加剂。多糖的主要来源是植物性农业废弃物生物高分子如纤维素、淀粉和果胶生产gydF4y2Ba^{27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba}。使用秸秆作为可降解聚合物合成的原料可以降低销毁生产可生物降解聚合物的成本和废物处理成本。通过几种方法生产生物聚合物,即微生物方法,生物聚合物混合,化学方法gydF4y2Ba^27gydF4y2Ba。农业植物废料有生物降解性,生物聚合物产生bio-functionality, biostability和生物相容性。他们有广泛的化学和机械性能,可用于多个应用程序,如食品包装、生物医学应用,护肤品、电气电子、汽车和废水处理gydF4y2Ba^28gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

多糖gydF4y2Ba

多糖、蛋白质和脂类在许多应用程序都被发现在生物可降解产品。土豆、玉米和大米淀粉生产的基本来源,淀粉的化学成分和颗粒大小变化根据生产的源头gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。如无花果所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,淀粉是一种线性的组合(直链淀粉)和分支(支链淀粉)保利-(1,4)-α-glucosegydF4y2Ba^{29日gydF4y2Ba}。直链淀粉,支链淀粉的比例有一个实质性影响淀粉的理化特性gydF4y2Ba^30.gydF4y2Ba。淀粉力学性能不佳、低耐冲击、水敏感性和脆弱性属性。属性可以通过加强改善淀粉与纤维矩阵或修改淀粉化学或物理与其他生物可降解聚合物增强它的属性gydF4y2Ba^{24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba}。淀粉是不完全溶于水。这是部分溶于水在室温下,根据直链淀粉和支链淀粉的比例gydF4y2Ba^{32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba}。淀粉生物聚合物有很多优势,如高生物降解,提高,和良好的氧气阻隔性能,使它们适合在一些商业应用如包装应用程序,包、化妆品、胶粘剂、医疗应用、农业地膜的电影gydF4y2Ba^{3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba}最常见的生物聚合物是纤维素的。gydF4y2Ba^{29日gydF4y2Ba}。它包含活性哦组的骨干gydF4y2Ba^{31日gydF4y2Ba}。纤维素是一种多糖的分子结构类似于淀粉。然而,在纤维素葡萄糖单元连接到β-glycosidic债券。在淀粉、葡萄糖单位与-α-glycosidic债券。见图。gydF4y2Ba4 bgydF4y2Ba、纤维素由聚合物链组成的无支链的β(1→4)连接D-glucopyranosyl单位gydF4y2Ba^{29日gydF4y2Ba}。纤维素是植物木质纤维素的细胞壁的主要成分。半纤维素、木质素和其他碳水化合物和纤维素聚合物凝胶矩阵嵌入的组件存在于木质纤维原料gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。纤维素和纤维素衍生品是生态友好材料被广泛利用由于衰减的能力,与其他材料的兼容性和再生。由于纤维素的亲水特性,吸湿导致材料的力学特性恶化。因此,纤维素衍生品通过化学改性,债券之间形成的试剂和哦组改善纤维素溶解度降低纤维素的亲水性和机械特征gydF4y2Ba^{31日gydF4y2Ba}。纤维素及其衍生物在不同的应用程序中使用,如纤维工业、木制品、纺织、制药行业gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

甲壳素是一种多糖可以由真菌发酵过程中或海洋甲壳类动物如虾、昆虫、螃蟹和龙虾的壳。壳聚糖是一种deacylated甲壳素衍生物,节肢动物的外骨骼gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。壳聚糖衍生物的葡聚糖,是甲壳素的重复生产的单体。生物降解性、高强度和无毒性等壳聚糖和甲壳素的化学和物理性质gydF4y2Ba^36gydF4y2Ba。他们有多个应用程序领域的医药科学、组织工程应用中,吸收重金属离子膜屏障,化妆品行业和食品包装材料gydF4y2Ba^{3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

多肽(蛋白质)gydF4y2Ba

蛋白质是各种蔬菜和动物产生的天然聚合物。胶原蛋白是一种蛋白质中发现脊椎动物和无脊椎动物结缔组织。它占了一半左右的人类蛋白质。胶原蛋白的亲水性自然结果的巨大物质重要,酸性,腐蚀性和羟化氨基酸代谢产物,亲脂性的存款gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。胶原蛋白性质特别引人注目的在许多领域,例如,皮革化学、手术、胶囊生产等医药行业。gydF4y2Ba^{3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

直接从天然生物聚合物派生或转基因生物gydF4y2Ba

微生物源生物塑料材料研究和使用农业废物的生物聚合物作为媒介的增长。微生物复合塑料的例子是polyhydroxyalkanoate (PHA),这是由各种组织的细菌和廉价的可再生资源。它是完全由微生物好氧分解gydF4y2Ba^30.gydF4y2Ba。polyhydroxyalkanoates生产从可生物降解脂肪族聚酯的家庭。他们在自然形成,直接由细菌的新陈代谢gydF4y2Ba^{38gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba}。他们是真正的可生物降解和深刻可以使热塑性材料的生物相容性,可以开发各种可再生资源。Polyhydroxyalkanoate是潜在的替代非降解聚乙烯和聚丙烯。保利(3-hydroxybutyrate) (PHB)是最具代表性的这个家庭的成员gydF4y2Ba^{11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba38gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba}。它是一种天然的聚合物,由各种细菌链。从低成本、生产可再生原料和对环境不会造成太大影响。退化在无氧和有氧条件下不会产生任何有毒材料的降解gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。共聚物的羟基丁酸(PHB)和hydroxyvalerate(高压)被称为聚(3-hydroxybutyrate)——hydroxyvalerate (PHBV)。这是一个高度结晶聚合物。通过增加高压单元内容、熔点、玻璃化转变温度、结晶度和抗拉强度降低,但冲击强度增加。的共聚物PHBV不如的PHB脆性。PHBV高于PHB的降解率gydF4y2Ba^{40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba41gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

合成生物可降解聚合物gydF4y2Ba

合成可生物降解聚合物是由传统的聚合过程,如脂肪族聚酯,聚交酯、脂肪族共聚物gydF4y2Ba^42gydF4y2Ba。由于适当的降解时间和在工业规模生产,可降解聚酯是最潜在的材料利用比较传统塑料。他们生产的多种形式如聚乳酸、聚已酸内酯和聚丁烯琥珀酸。他们有较低的生态污染gydF4y2Ba^43gydF4y2Ba。90%以上的生物高分子聚酯因为它们包含容易可水解的酯的债券。合成可生物降解的聚合物可以被归类到生物聚合物如聚乳酸和PCL等油性单体gydF4y2Ba^{12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

脂肪族聚酯合成从bio-derived单体(水性单体)gydF4y2Ba

最重要的生物可降解聚合物聚乳酸(PLA)gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。众所周知可生物降解和生物相容性的聚合物gydF4y2Ba^{29日gydF4y2Ba}。它是合成来自可再生材料,如马铃薯淀粉,小麦、米糠玉米和生物量gydF4y2Ba^{22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba}。聚乳酸是线性脂肪族聚酯热塑性聚合物gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。缩聚和乳酸单体的开环聚合两个过程,可用于合成聚乳酸gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。解放军的高分子量是通过开环聚合。聚合物的最终属性可以控制使用这种方法gydF4y2Ba^44gydF4y2Ba。乳酸单体存在于三个非对映异构的结构D-lactide, L-lactide, meso-lactide (DL-lactide)gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。机械、热能和可生物降解性能的解放军dependen立体异构体分布在聚合物链的选择。解放军在干扰等许多应用程序使用螺丝,缝线,牙科,切断剪辑,骨别针和棒gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

聚乙醇酸(PGA)是一个线性脂肪族聚酯循环乙交酯的开环聚合合成的单体gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba。它是一种热塑性和可生物降解的聚合物。聚合物的降解过程发生在两个阶段。在第一个,水是分散在聚合物基质的无定形区域分离酯债券。在第二阶段,结晶的聚合物会容易水解的攻击gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。这种聚合物组织工程等多个应用程序使用,医疗设备和药物输送gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。乙醇酸单体(GA)共聚和L-lactide LD-lactide (LA)生成聚(lactide-co-glycolide) (PLGA)。退化的速度降低时,L / G比例增加gydF4y2Ba^45gydF4y2Ba。机械和化学性质控制通过调节单体的比例在解放军的聚合相结合和PGA不影响相容性和生物降解性。退化的PLGA发生酯键的水解,形成拉和GA环保材料gydF4y2Ba^{31日gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

从合成脂肪族聚酯合成单体(石油单体)gydF4y2Ba

聚已酸内酯(PCL)是一种可生物降解的合成线性脂肪族聚酯。它可以合成己内酯的开环聚合的单体内的金属醇盐催化剂。异丙醇盐、锡等金属的辛酸酯催化剂在聚合过程中很常见gydF4y2Ba^{22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba}。聚已酸内酯溶解在大量溶剂如二氯甲烷gydF4y2Ba^46gydF4y2Ba。的熔点之间PCL 58-60°C。它是退化的无氧和有氧微生物的活动。PCL的降解速率取决于结晶度的水平及其分子量gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。这种聚合物用于医学组织工程等领域,长期的药物和疫苗运载工具gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。的生物降解性与脂肪族聚酯可以改善PCL共聚。解放军和PGA共聚物与均聚物相比有较低的结晶度和熔点gydF4y2Ba^{22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

聚丁烯琥珀酸(PBS)可以由缩聚的1、4丁二醇与脂肪族二羧酸琥珀酸gydF4y2Ba^47gydF4y2Ba。它是一种热塑性脂肪族聚酯的熔点在90 - 120°CgydF4y2Ba^{11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba}。它是由水解分解机制gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。因为PBS是水晶材料,降解缓慢gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。它通常与不同的材料,如己二酸共聚物混合获得聚丁烯琥珀酸己二酸(PBSA)gydF4y2Ba^22gydF4y2Ba。这种共聚物降解速率高于PBSgydF4y2Ba^11gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

可生物降解的聚合物混合和复合材料gydF4y2Ba

可生物降解聚合物的主要特征是他们主要是亲水性自然,分解率高,潜在不受欢迎的机械特性。这些属性可以提高混合天然和合成聚合物gydF4y2Ba^{11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba48gydF4y2Ba}。混合聚合物是一类物质,至少两种聚合物混合集体生产新材料的各种物理性质。混合两种或两种以上的聚合物的目的是开发一种混合,结合每个聚合物的首选属性gydF4y2Ba^49gydF4y2Ba。制备可生物降解的聚合物混合通常是相关的混合与可生物降解的热塑性树脂。这些类型的混合预计将比传统的生物可降解塑料gydF4y2Ba^50gydF4y2Ba。生物可降解材料的降解过程后,残差分量更生态友好,不造成环境污染gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

天然纤维增强聚合物复合材料的材料是完美的(热塑性塑料、热固性塑料和弹性体)。天然纤维增强聚合物复合材料越来越受欢迎由于其优良的力学性能和大量生产的好处,以及他们提供解决环境污染。基于天然纤维复合材料行业有更好的影响由于这些纤维具有较高的特定属性和低密度。他们没有健康危害,因为他们是无毒的gydF4y2Ba^51gydF4y2Ba。天然纤维可再生材料,相对较高的抗拉强度、低成本、和光gydF4y2Ba^52gydF4y2Ba。天然纤维已经成为代替不可再生和昂贵的合成纤维(玻璃、碳和凯夫拉尔纤维)gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba在不同的应用程序由于环境因素和它们的属性如无花果所示。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba^54gydF4y2Ba。天然纤维包含一些可取的属性,包括特定的强度和模量高,灵活性治疗期间和优良的耐腐蚀性能gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。然而他们展示一些限制,如高各向异性,吸湿,兼容传统树脂有限,伪劣同质性相比,玻璃和碳纤维gydF4y2Ba^{55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba}。几个世纪以来,天然纤维用于多个应用程序,如服装、制作篮子、绳索和汽车的各个部分gydF4y2Ba^54gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

天然纤维的分类gydF4y2Ba

基于他们的来源的天然纤维可以被归类gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。天然纤维来自三个主要来源即;动物、植物和矿物材料gydF4y2Ba^58gydF4y2Ba。植物纤维包括韧皮纤维(茎),种子纤维,叶纤维、水果纤维,纤维核心,谷物秸秆纤维、木材纤维和其他草纤维。动物纤维包括头发和羊毛。矿物纤维石棉、玻璃纤维等。图gydF4y2Ba6 a、bgydF4y2Ba介绍了分类的不同的天然纤维和天然植物的细胞壁安排gydF4y2Ba^{55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba58gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

植物纤维可以分为韧皮纤维、水果纤维,叶纤维、草纤维,种子纤维,木材纤维和茎纤维。韧皮纤维与苎麻、大麻和亚麻。他们来自周围的皮肤和韧皮植物茎。等水果的水果纤维收集椰子和棕榈油。叶从树叶中提取的纤维如剑麻、菠萝、马尼拉麻和香蕉。种子纤维开发的种子和种子壳如木棉和棉花。茎纤维产生的秸秆的植物如小麦、大米和玉米。草纤维包括竹和蔗渣。最后,木质纤维(硬木和软木)gydF4y2Ba^{58gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

棉纤维gydF4y2Ba

纤维素是棉花的纯粹的形式。棉花是亲水的。它具有高弹性、灵活性和断裂伸长率。它是由酸但它有抗碱降解。然而纤维棉微生物耐药性较低是高度耐甲虫、飞蛾。棉花是燃烧的非常快gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。虽然棉花纤维被广泛使用,但它们的力学性能受落后于其他天然纤维,特别是不同类型的韧皮纤维。这可以归因于低程度的纤维取向gydF4y2Ba^59gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

椰壳纤维gydF4y2Ba

椰壳是由椰子果实gydF4y2Ba^{62年gydF4y2Ba}。发现椰子的外壳和外壳之间gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。几个天然纤维、椰子纤维有许多可取的属性,如耐用性、硬度高,声学阻力,抗真菌和飞蛾,几乎灼伤。同时,这种纤维更比其他天然纤维抗湿。据报道,椰壳纤维有盐水和耐热性gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

亚麻纤维gydF4y2Ba

亚麻纤维是最强的纤维与其他天然纤维进行比较gydF4y2Ba^{64年gydF4y2Ba}。它是一种可再生、可生物降解的材料。重视增加亚麻纤维增强塑料复合材料由于其韧性大、强度高、刚度、低密度和bio-degradability。相比e玻璃纤维,亚麻纤维有更高的特定的抗拉强度gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。亚麻纤维广泛用于多个应用程序,如毛巾、地毯、绳索和面料。同时,亚麻纤维被用于biocomposites捏造gydF4y2Ba^{65年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

红麻纤维gydF4y2Ba

外(韧皮)和内部(核心)洋麻植物的纤维用于生产红麻纤维gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。红麻纤维在聚合物基复合材料用作加固材料。研磨性生产过程,具有低密度,和良好的特定属性。它也可降解gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。另一方面红麻纤维粗糙,脆,很难的过程。广泛应用于纺织品、纸张材料、绳索、吸附剂和建筑材料gydF4y2Ba^{66年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

大麻纤维gydF4y2Ba

大麻纤维属于韧皮纤维的家庭gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。用于聚合物复合材料强化gydF4y2Ba^{67年gydF4y2Ba}。它由55 - 72%的纤维素、半纤维素8 - 19%,2 - 5%的木质素,4%的矿物质和蜡不到1%gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。具有优良的机械强度、弹性模量和抗湿性gydF4y2Ba^{46gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba}。大麻纤维亚麻纤维化学成分类似,然而亚麻耐湿度低于麻。大麻纤维具有韧性大于约20%亚麻,尽管他们有一个可怜的伸长gydF4y2Ba^59gydF4y2Ba。大麻纤维用于生产纸、纺织品、建筑材料、塑料和复合材料gydF4y2Ba^{68年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

黄麻纤维gydF4y2Ba

黄麻纤维提取干细胞的带子。黄麻纤维仿木属性。它具有良好的机械和热性能,高纵横比、高强度重量比和良好的绝缘性能gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。黄麻有微生物的抵抗力,但敏感的光化学和化学攻击。黄麻纤维是脆弱的,因为木质素含量高的和一个小扩展打破。它有抗拉强度低于亚麻和大麻。暴露在阳光导致纤维的抗拉强度和抗酸和水分不大。黄麻是最高的植物纤维吸湿性。黄麻柔滑质地,生物可降解材料和抗火和热使它足够用于工业。用于旅行的行李、时装、家具、地毯和其他地板覆盖物。黄麻纤维可用于增强聚合物复合材料(热固性和热塑性)gydF4y2Ba^{69年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

苎麻纤维gydF4y2Ba

苎麻纤维是白色,非常好、真丝。苎麻纤维自然抵抗细菌、昆虫和霉菌。苎麻纤维不伤害轻微的酸和碱性介质中稳定gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。苎麻纤维的物理性质显示,高韧性,高光泽和亮度gydF4y2Ba^{70年gydF4y2Ba}。纤维的湿时异常强度略有增加。苎麻纤维获得注意力的聚合物基质强化复合材料gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。天然纤维比合成纤维密度要小得多gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

剑麻纤维gydF4y2Ba

剑麻纤维来自剑麻纤维植物叶片是困难gydF4y2Ba^46gydF4y2Ba。比玻璃纤维、剑麻纤维有更高的强度和刚度gydF4y2Ba^{71年gydF4y2Ba}。剑麻纤维包括一系列的环保的好处,如低密度、优良的特定的模量,和力量。这些优势使他们适合使用复合材料的强化gydF4y2Ba^{72年gydF4y2Ba}。剑麻纤维的温度增加时,抗拉强度、模量、和纤维韧性降低。是光滑的,黄色的,直接在盐水和退化的很容易gydF4y2Ba^56gydF4y2Ba。纤维增强聚合物的韧性比模量和强度增加。剑麻纤维复合材料最大的韧性比其他纤维gydF4y2Ba^{73年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

菠萝叶纤维(PALF)gydF4y2Ba

PALF是由菠萝的叶子的植物gydF4y2Ba^51gydF4y2Ba。这是一个便宜从菠萝农业废料gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。PALF由高纤维素含量约70 - 82%,多糖和木质素gydF4y2Ba^{51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba}。PALF优越的机械性能,因为纤维素含量高的gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。比棉、染料褪色更快由于木质素的高含量和蜡在菠萝叶纤维材料。同时,染料难以穿透PALF由于粗糙度较高gydF4y2Ba^51gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

马尼拉麻gydF4y2Ba

马尼拉麻是香蕉的物种。来自香蕉植物的茎鞘gydF4y2Ba^{57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba}。这是黄白色的颜色和光泽纤维。它是最强的纤维在所有其他植物纤维。马尼拉麻麻的抗拉强度是两倍和三倍棉花gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。抗退化在盐水比其他纤维,所以喜欢用在海洋应用程序gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。马尼拉麻等纤维在许多应用程序中使用制造绳索、袋、拖鞋、餐垫,门垫。此外,马尼拉麻纤维作为复合材料的强化gydF4y2Ba^{74年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

甘蔗渣和竹子gydF4y2Ba

从甘蔗茎中提取糖后,蔗渣纤维残留,仍然存在gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。它被用在许多应用程序使用的可再生能源和生物燃料生产天然纤维增强聚合物复合材料gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba75年gydF4y2Ba}。竹纤维是一种纤维素纤维gydF4y2Ba^{75年gydF4y2Ba}。它具有环保的特点,如高增长率,轻质,高强度,这是一个可生物降解的材料。它被用在许多应用程序如地板到天花板和运输、家具制造、等。同时,它被用作复合材料的强化gydF4y2Ba^{72年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

棕榈纤维gydF4y2Ba

可生物降解,可降解,有可能分解成其重要部分并返回到自然环境。棕榈纤维已经五次钢结构的抗拉强度,堪比亚麻、大麻、剑麻。它有更好的振动抑制和隔音玻璃和碳纤维以及隔热比碳gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。棕榈纤维纤维素纯度高达70%,热稳定性高达226°C。gydF4y2Ba

动物纤维gydF4y2Ba

动物纤维植物纤维后最重要的天然纤维。它们用于复合材料强化gydF4y2Ba^57gydF4y2Ba。动物纤维主要包括三种类型:头发,禽流感和丝绸纤维。来自动物的动物毛纤维和毛哺乳动物如马、羊和山羊。丝绸纤维获得从昆虫而准备茧或唾液干昆虫。禽流感从鸟类羽毛纤维生产gydF4y2Ba^58gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

天然纤维的结构和组成gydF4y2Ba

天然纤维细胞壁是由三层:一个主要细胞壁次生细胞壁,中间细胞壁称为腔gydF4y2Ba^59gydF4y2Ba。无花果。gydF4y2Ba6 bgydF4y2Ba描述了天然纤维细胞壁的结构组织gydF4y2Ba^{52gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba76年gydF4y2Ba}。这种结构被称为微纤维gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba}。在细胞的形成,主要细胞是第一层的墙壁形成的。细胞壁次生S1、S2和S3是三层构成第二个细胞壁gydF4y2Ba^{77年gydF4y2Ba}。内腔层负责水的运输gydF4y2Ba^{78年gydF4y2Ba}。半晶状的纤维素微纤维的细胞壁形成、半纤维素、木质素、蜡、胶质和水溶性化合物gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

纤维的物理属性连接到内部结构和组件所使用的植物材料。植物木质纤维结构的纤维是由纤维素、纤维素、木质素、果胶、蛋白质、蜡,灰、丹宁酸、无机盐gydF4y2Ba^59gydF4y2Ba。这些组件是根据不同纤维来源,植物的生长条件、年龄和消化过程gydF4y2Ba^{59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba}。一些常见的天然纤维的化学成分表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba^{59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba}。纤维素纤维的内容是最重要的因素在决定他们的特点和力学性能,利用复合材料的强化。与纤维素相比,non-cellulose组件的增加导致纤维强度和模量,减少有严重后果与天然纤维复合材料加固gydF4y2Ba^59gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

天然纤维的表面改性gydF4y2Ba

天然纤维增强复合材料有各种各样的缺点,包括贫穷与聚合物的兼容性矩阵由于聚合物的疏水性特征矩阵和纤维的亲水特性。吸湿性和尺寸稳定性视为主要的局限性gydF4y2Ba^{63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba}。高润湿性可以归因于哦组的存在,和极地组。天然纤维的力学性能在天然纤维含水率的增加而减少。这导致尺寸稳定性的丧失和退化。这导致聚合物间附着力弱矩阵使用的天然纤维和天然纤维复合材料的强化gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。表面粘附描述组件的机械和物理特性的关键因素gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba}。这些问题可以通过表面改性处理解决诸如化学、物理和生物治疗gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

化学处理gydF4y2Ba

由于天然纤维亲水性和疏水性聚合物基质,它们之间存在着一种固有的不相容,这在弱界面结合的结果。化学处理方法将降低纤维的亲水性自然通过删除从强化纤维亲水哦组gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。这种治疗增强聚合物基质的粘附在纤维通过化学反应gydF4y2Ba^{53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

碱性治疗或碱化gydF4y2Ba

这种治疗方法是最简单,最具有成本效益,有效提高聚合物矩阵和天然纤维之间的粘附能力gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。在这个化学处理,水使用氢氧化钠(氢氧化钠)。天然纤维浸泡在一个预定的氢氧化钠的浓度在一定的时间和温度。非纤维素成分如木质素、半纤维素、油脂和蜡在这个过程中移除gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。下面的反应显示了碱处理下面的方程gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

删除非纤维素成分修改微晶纤维素的聚合度和结构取向,改变纤维的化学成分。同时,这种治疗永久性影响机械纤维行为,特别是在他们的刚度和强度。不同碱处理的研究表明,碱化将增加结晶纤维素的无定形纤维素量费用和删除氢键网络结构gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba}。中和纤维可以通过使用醋酸结束反应通过删除其余的羟基后用蒸馏水洗纤维gydF4y2Ba^{82年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

硅烷处理gydF4y2Ba

盐是一个多功能分子。它被用作粘合剂调整纤维的表面。盐偶联剂开发硅氧烷桥聚合物基质和纤维之间的化学键。当水分和硅醇形式hydrolysable烷氧基组。结束一个硅醇与矩阵反应官能团在凝结,而另一端与纤维素羟基的反应gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。下列反应表明硅烷处理下面的方程gydF4y2Ba^{83年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

天然纤维中羟基的数量减少在这个治疗,导致减少水分的吸收,提高纤维的力学性能gydF4y2Ba^{82年gydF4y2Ba}。生理盐水治疗增加复合材料的抗拉强度,同时减少水分对其特性的影响。它也增强了fiber-polymer矩阵附着力gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

乙酰化处理gydF4y2Ba

在乙酰化处理、乙酰基接枝到细胞结构的纤维通过酸催化剂gydF4y2Ba^{84年gydF4y2Ba}。纤维首先浸泡在乙酸酐。他们处理1 - 3 h在乙酸酐在高温(70 - 120°C)为了加快反应。这个过程被称为酯化方法塑化天然纤维与醋酸作为副产物的形成。天然纤维的亲水性羟基乙酰基(CH反应gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba有限公司)。膨胀的细胞壁和激活反应,少量的醋酸反应混合物中是必需的。方程(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)显示了天然纤维的乙酰化处理gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

当天然纤维的水分含量减少,纤维的亲水性自然减少gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。消除非纤维素成分的纤维可以提高抗湿性gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。复合材料的尺寸稳定性和退化也增强了这个过程gydF4y2Ba^{80年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

苯甲酰化治疗gydF4y2Ba

苯甲酰氯是利用在这个过程。这种治疗降低了纤维的亲水特性,改善fiber-polymer附着力,提高综合实力。碱性治疗是治疗苯甲酰化时使用。Non-cellulose化合物在碱处理过程中删除。反应的数量哦组纤维表面同样增加。在那之后,纤维暴露于苯甲酰氯处理。的羟基取代苯甲酰组和中纤维素在苯甲酰化治疗gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。这种治疗减少水分的吸收,提高了纤维的热稳定性。gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)描述的苯甲酰化治疗的步骤gydF4y2Ba^{85年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

过氧化氢处理gydF4y2Ba

天然纤维和矩阵之间的联系可以通过过氧化加强治疗gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。过氧化氢是一种特定官能团与功能组RO-OR´含有二价离子oo。往往会分解过氧化自由基的形式2反渗透gydF4y2Ba^{•gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba}。过氧化物分解完全通过高温加热解决方案gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba}。氢的纤维素纤维和矩阵与自由基反应ROgydF4y2Ba^•gydF4y2Ba。过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯用于天然纤维表面的改性。在这个治疗,过氧化二异丙苯或过氧化苯甲酰用于涂层纤维在丙酮溶液的温度大约30分钟70°CgydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba87年gydF4y2Ba}碱预处理后。过氧化氢溶液的浓度约为6%过氧化和饱和溶液用于丙酮gydF4y2Ba^{86年gydF4y2Ba}。下面的过氧化反应显示治疗以下方程gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

地点:gydF4y2Ba

R =过氧化的官能团gydF4y2Ba

预处理对纤维与过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯生产高机械性能的成分gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。治疗后,治疗纤维应该用蒸馏水洗净gydF4y2Ba^{87年gydF4y2Ba}。这种治疗增加防潮性和提高热稳定性gydF4y2Ba^{86年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

马来耦合剂gydF4y2Ba

高效聚合物和纤维之间的相互作用可以通过马来偶联剂gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。顺丁烯二酸酐通常用于治疗表面的纤维和聚合物基体增强聚合物和天然纤维之间的兼容性。这种治疗不同于其他化学处理方法是用于治疗纤维表面和聚合物基体。聚合物matrix-natural纤维复合材料的力学性能提高了这种治疗gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。羟基纤维素的无定形区域结构与顺丁烯二酸酐嫁接,消除羟基的纤维。这种治疗降低了亲水的趋势gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

Acrylation和丙烯腈接枝gydF4y2Ba

这种治疗是用来改善聚合物基质和纤维之间的结合利用丙烯酸(CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba= CHCOOH)。它与羟基反应的纤维gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。羧酸之间的化学反应偶联剂和纤维素羟基酯的形式连接。方程(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)显示acrylation治疗gydF4y2Ba^{88年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

这种治疗降低了纤维的亲水性性格和增加了防潮性。因此,过氧化自由基受聘开始接枝丙烯酸的矩阵。过氧化的oo的债券将氢原子从聚合物链的叔碳。在纤维之间的界面应力转移能力和丙烯酸的聚合物基质增强,因此提高了复合属性gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。1 h后的丙烯酸纤维浸泡在不同浓度升高温度,alkali-pretreated纤维与水醇溶液清洗,然后烘干的gydF4y2Ba^{84年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba88年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

纤维接枝丙烯腈(一)(CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba= CH-C≡N)是一个修改的表面纤维的方法。自由基是由丙烯腈和反应单体分子的纤维素纤维和矩阵。接口的联锁效率改进的共聚过程聚合物基质和纤维gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。据报道,剑麻纤维显示低25%倾向于吸收水分,高拉伸强度和模量特性的聚合物复合材料由于acrylation治疗gydF4y2Ba^{84年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

异氰酸酯治疗gydF4y2Ba

异氰酸酯是一种偶联剂,用于增强天然纤维的表面和修改gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。在这个治疗,异氰酸酯官能团之间的反应(n = C = O)和哦的纤维素和木质素纤维形成氨基甲酸乙酯组的组件gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba89年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba90年gydF4y2Ba}。方程(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)显示了天然纤维的异氰酸酯治疗gydF4y2Ba^24gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

聚合物基质和纤维之间的结合性能是提高形成很强的共价键gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba,导致高兼容性的粘结剂树脂复合材料gydF4y2Ba^{89年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba90年gydF4y2Ba}。同时,尿素反应的形成是因为含水量之间存在表面的纤维和异氰酸酯。这一尿素能与所反应的哦gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。第二个反应导致纤维具有更强的抗湿性财产以及与聚合物基体结合良好。因此,对聚合物复合材料的力学性能和兼容性有所改善gydF4y2Ba^{53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

高锰酸盐治疗gydF4y2Ba

化学交联聚合物基质和天然纤维界面可以通过治疗改善天然纤维使用高锰酸盐gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。高锰酸盐是在使用高锰酸钾(KMnO进行治疗gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba在丙酮溶液)。高活性高锰酸盐离子(Mn之间的反应gydF4y2Ba^{+ 3gydF4y2Ba}哦组)和纤维素进行的治疗。这种治疗形式cellulose-manganate可以改善热稳定性。包含在这种治疗所需的碱性治疗gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。化学反应使用高锰酸盐治疗给出下面的方程gydF4y2Ba^{85年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

同时,亲水的性格和纤维增强复合材料的吸水率降低gydF4y2Ba^{85年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba}。这个过程可以提高纤维的聚合物基质的依从性gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。高浓度的KMnOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba(超过1%)导致纤维的亲水性下降趋势gydF4y2Ba^{91年gydF4y2Ba}并导致过度去木质素纤维内部结构,降低纤维的性质。据盛et al .,报道称,使用高锰酸钾治疗天然纤维增加了表面积,粗在氧化反应,改善机械纠缠的矩阵gydF4y2Ba^{81年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

物理方法gydF4y2Ba

天然纤维物理治疗可以提高机械聚合物基质和纤维之间的相互作用,同时保持它们的化学性质gydF4y2Ba^60gydF4y2Ba。物理治疗包括等离子体的使用,电晕,超声波和紫外线gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。这些程序只是使用和应用改变天然纤维的表面质量gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。等离子治疗是最常见的物理治疗,因为它刺激时的衬底表面采用天然纤维的治疗gydF4y2Ba^{92年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba93年gydF4y2Ba}。表面污染物表面质量变化的原因包括可染性、润湿性,易燃性,因此等离子体处理可以用来减少表面污染gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。一般来说,天然纤维的疏水性增加等离子体处理的结果gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba。等离子治疗会增加表面粗糙度导致良好的绑定到聚合物和聚合物矩阵和天然纤维之间的附着力gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。电晕处理可以使用作为一个独立的表面改性或预处理激活纤维素为未来化学处理像移植做准备gydF4y2Ba^{59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba94年gydF4y2Ba}。电晕处理提高了兼容性的疏水性和亲水性纤维聚合物基质。gydF4y2Ba^{60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba95年gydF4y2Ba}。紫外线治疗也用于表面纤维改性导致增加纤维的热稳定性gydF4y2Ba^{96年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

生物处理gydF4y2Ba

天然纤维通常使用化学和物理过程。然而,他们也有一些缺点如使用大量溶剂和化学危险品,一代的废物和污染物,能源浪费,需要昂贵的设备和化学物质。微生物如真菌、酶和细菌可用于天然纤维治疗gydF4y2Ba^17gydF4y2Ba。生物处理是一种环保的方法gydF4y2Ba^{97年gydF4y2Ba}比其他疗法更经济,减少能源浪费,提高了纤维的热稳定性。它也发现选择性去除果胶和半纤维素gydF4y2Ba^{98年gydF4y2Ba}。真菌治疗是一种新的生物处理,可去除纤维表面的non-cellulose组件通过使用特定的酶,增加纤维的细度和纤维可以实现个性化gydF4y2Ba^{98年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba99年gydF4y2Ba}。白腐菌细胞外氧化产生的酶与木质素反应消除和援助,以及提高半纤维素溶解度,降低纤维的疏水性。此外,真菌产生菌丝,导致毛孔很细纤维以及表面的粗糙表面来提高纤维/矩阵交互。不使用真菌的酶可能直接用于天然纤维。通过增加内容和消除木质素和半纤维素,纤维素酶和木聚糖酶和漆酶增加硬度、抗拉和抗弯强度gydF4y2Ba^{One hundred.gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

可生物降解聚合物的使用是快速增长的全球每年价值数十亿美元的产业。可生物降解聚合物被用于各种各样的应用程序,包括食品包装、电脑键盘、汽车内部零件,和医学应用植入式大型医疗设备,交付和组织工程gydF4y2Ba^{101年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba102年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba103年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba104年gydF4y2Ba}。图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba显示了生物高聚物材料的各种应用程序gydF4y2Ba^{101年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

可生物降解聚合物设计和发展在过去的20年。它们用于应用程序利用生物降解。生物降解是一个生物过程中细菌消化死亡有机质和将其转化为微生物能量和生物质量而释放出无机化合物作为副产品。生物降解废物管理中使用将废物转化为通过回收有机堆肥土壤施肥。厌氧消化器是另一种类型的有机循环系统产生的沼气和digestate,随后转化成肥料。开发生物聚合物是重用与生物废料堆肥设施和厌氧消化器。生物聚合物也利用在农业塑料是用来被留在现场,使用后降解。化合物产生的环境效应在生物降解聚合物和堆肥,堆肥可能会被分散到环境的受精或直接分散在土壤中降解,是一个反复出现的主题。临终的可能性可降解聚合物在无花果。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

生物降解终端产品gydF4y2Ba

化学元素在自然界发现的可以作为组件的有机分子(如多糖、等等)以及无机物(如北半球gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba、有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba等等)。微生物把无生命的有机材料转变成无机化学在生物降解。葡萄糖分子,例如,被转换回无机化合物,植物用于创建葡萄糖通过有氧生物降解。这个过程称为矿化导致的有机物质分子转变成无机化合物和矿物质。有机分子,像天然聚合物和某些人造聚合物,生物降解过程的影响。生物聚合物用于制造塑料材料,旨在分解土壤中或堆肥的植物。生物降解的高分子化合物的部分原始碳(CgydF4y2Ba_{聚合物gydF4y2Ba})矿化(有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba),一部分是自身发展和繁殖被微生物(CgydF4y2Ba_{生物质gydF4y2Ba}),剩下的仍然是聚合物残渣(CgydF4y2Ba_{残留gydF4y2Ba})。其他种类的微生物在厌氧情况下从事生物降解过程。结果,等产品有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和CHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba生产。gydF4y2Ba

生物降解有机循环期间gydF4y2Ba

有机生物废料的回收利用是一个治疗的过程,结果在一代的堆肥有机质(稳定)用作土壤肥料在农业。有机垃圾回收是标准化和工业生物技术,涉及多步生物降解过程在厌氧消化器或有氧堆肥的植物。即有机循环涉及三个策略;工业堆肥,堆肥和厌氧消化。gydF4y2Ba

工业堆肥gydF4y2Ba

这种技术可以用来处理生物废料得到家,工业和农业的过程。此外,从污水处理生物废料,公园和花园使用保养。堆肥是指有机物回收方法,把废物变成肥料。可生物降解塑料的材料已经使用过的理想原料工业堆肥。工业堆肥生物废料收集植物,多种元素一起为微生物提供一个完美的环境改善堆肥过程:温度、水分,和pH值随时间变化。在这个过程中,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba应该是可用的。微生物获得能源和化学成分为自己的生存、发展,通过这种机制和繁殖。微生物代谢产生的热量,从而导致增加桩的温度。随着大规模的温度增加,反应更快,加快生物降解过程。gydF4y2Ba

家庭堆肥gydF4y2Ba

相比工业堆肥,堆肥应用于较低的生物废料通过国内活动或花园维护和更多样的方式完成。结果,回家堆肥可以提供不同的结果由于众多因素影响过程如水分、温度和类型的微生物。因为堆肥质量的紧凑的尺寸可能不被允许为高温,家里常常低于工业堆肥堆肥。gydF4y2Ba

厌氧消化gydF4y2Ba

生物废料被细菌分解人口在缺乏氧气,导致沼气(甲烷和二氧化碳)的形成和digestate,很少或根本没有放热释放热量。一个两步方法所使用的大多数商业厌氧消化系统。厌氧发酵是初始过程,其次是有氧堆肥在第二步。gydF4y2Ba

生物降解土壤中gydF4y2Ba

几个biopolymer-based结束后土壤中使用的应用程序在市场上快速发展。此外,它是用来改善土壤质量,成熟的工业堆肥,这是由一个包含生物聚合物的原料,最终在土壤中。土壤是一种异构材料由环境和季节性元素紧密控制的微生物种群的创造和活动。例如,细菌在一个alkaline-neutral潮湿的土壤,然而真菌需要酸干燥土壤茁壮成长并运营。gydF4y2Ba

土壤质地和结构gydF4y2Ba

土壤质地形成基于百分比的粘土、砂和粉砂颗粒组成的土壤。粘土颗粒的大小小于砂和粉砂颗粒。微生物群落发展是受到土壤质地和结构:桑迪,干燥的土壤。它可以促进真菌殖民。粘土紧凑土壤通气不足支持兼性需氧或微量需氧的细菌菌落。gydF4y2Ba

水含量gydF4y2Ba

纹理、结构和土壤的有机物质浓度有助于土壤的保水性,这对微生物的选择有很大的影响。细菌菌落的形成是由于湿度,而真菌菌落的生长是由于干燥。gydF4y2Ba

有机物质gydF4y2Ba

有机质是首选的基质微生物群落的形成和扩张,因为它是生物降解的主要燃料来源。它还充当土壤缓冲,导致土壤通风和湿度,并有很好的影响微生物栖息地的保护。gydF4y2Ba

pH值gydF4y2Ba

微生物在不同pH值显示不同程度的敏感性。因此,pH值的变化对微生物增长产生重大影响。因此,土壤pH值限制微生物殖民是一个重要的因素。细菌喜欢稍微碱性中性pH值,而真菌喜欢酸性pH值。gydF4y2Ba

温度gydF4y2Ba

温度影响微生物活动和存在,因为它允许微生物菌落形成。温暖的温度加速微生物代谢的化学过程的酶促降解聚合物。gydF4y2Ba

氧气gydF4y2Ba

土壤中氧气的数量区分有氧和厌氧生物降解通过刺激微生物的生长,可以忍受或没有氧气。空气中的氧气的数量通常是逆相关数量的空气中的水和二氧化碳。gydF4y2Ba

阳光gydF4y2Ba

微生物发展抑制了土壤表面的紫外线辐射。因此,生物降解发生在几毫米在土壤表面浓度最高的前10厘米。温度、有机质含量、曝气、水分和氧气需要调整以满足微生物活动的最优值。覆盖物电影农业生物可降解塑料薄膜不裁剪后删除。他们继续或土壤中丁,与大多数生物活性土壤混合层通过铣削和耕作活动促进生物降解材料gydF4y2Ba^{97年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

应该调查所有可能的回收技术优化这些材料的环境优势gydF4y2Ba^{105年gydF4y2Ba}。有四个不同的循环路径图所示。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。它们涉及收集后,分离和纯化的塑料垃圾gydF4y2Ba^{106年gydF4y2Ba}。他们主要回收,二次回收(机械回收),三级回收(原料或化学回收)和第四纪回收(能量回收)gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

由于其简单性和低成本,主要回收是最常用的方法gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。主要回收机械回收,这是一个闭环回收技术,只能用于高质量的塑料垃圾与一个已知的历史gydF4y2Ba^{105年gydF4y2Ba}。这种方法需要重用的原始形式。这种方法的缺点是有一定限制的数量为每个材料周期gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。主要回收可回收的材料可以用于应用程序具有相同的属性和性能原始塑料。它通常不与消费后的塑料,而未被污染的塑料垃圾的转换(例如,生产剩余)到原颗粒或树脂形式在相同的生产设备。因此,它不需要整理和清洁。gydF4y2Ba

二次回收的机械回收垃圾和塑料后消费。通过二次回收材料回收机械性能较低而原始产品的力学性能。较低的机械产的二次回收的材料是归因于较低的物质纯度和恶化过程的结果在产品的整个生命周期。二次回收可能经济便宜的如果垃圾数量很小或/和污染。否则,回收成本的增加由于分离和纯化步骤。虽然机械回收是一个行之有效的传统塑料,回收方法时应该小心使用可生物降解的塑料gydF4y2Ba^{105年gydF4y2Ba}。这是由于生物可降解材料加热的敏感性gydF4y2Ba^{108年gydF4y2Ba}。这种方法的优点之一在化学回收机械回收是低成本处理,减少全球变暖的潜力,减少不可再生能源的使用gydF4y2Ba^{106年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

化学回收的过程是将聚合物转化为单体和部分解聚成低聚物的化学过程修改聚合物的化学结构。得到的单体可以利用重新创建原始或相关聚合物产品新的聚合反应。从单体、低聚物或各种碳氢化合物的组合,这一过程可以减少塑料物质分解成更小的颗粒适合作为原材料gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。在机械回收化学回收提供了以下好处:创造价值的产品的能力和潜在的一个圆形聚合物制造经济,因为恢复处女单体可能repolymerized无数的回收。然而,这项技术的缺点之一是,它既是经济和环境昂贵gydF4y2Ba^{106年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

第四纪回收能量回收是一个过程,从低档塑料垃圾焚烧gydF4y2Ba^{106年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba107年gydF4y2Ba}。这种方法被认为是最好的方法来减少有机质的数量和生产大型能源从聚合物gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。然而,这种方法应该使用废物回收作为最后的手段gydF4y2Ba^{106年gydF4y2Ba}。这种方法不是环境可接受的,因为产生的污染物和健康风险通过空气传播的有毒物质,如二恶英gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。化学回收是唯一方法允许根据可持续发展的原则,因为它导致的单体聚合物的生产gydF4y2Ba^{107年gydF4y2Ba}。表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba列出了各种方法的优缺点gydF4y2Ba^{108年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba110年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba111年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba112年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

天然纤维聚合物复合(NFPC)是一种复合物质组成一个矩阵的聚合物与天然纤维钢筋具有良好的强度性质gydF4y2Ba^{113年gydF4y2Ba}。天然聚合物增强复合材料已经在很多应用中极大的兴趣。这是因为天然纤维提供更多比合成纤维和良好的效益和质量。天然纤维低重量、低成本、可再生和可用的材料。他们被认为是更少的有害的加工设备。它也有相对较好的机械性能如弯曲模量和拉伸模量,以及一个增强复合成型部分的表面光洁度gydF4y2Ba^{114年gydF4y2Ba},生产过程稳定,生物降解,和有限的健康风险。天然纤维聚合物复合材料具有优良的机械强度和刚度可以通过集成一个轻量级和耐用的天然纤维聚合物基质(热固性和热塑性)gydF4y2Ba^{115年gydF4y2Ba}。他们被用在许多应用程序在各种工程领域正在迅速增加。不同类型的NFPCs在各种汽车应用方面取得了巨大的关注。此外,等其他天然纤维复合材料在各种应用程序建设和建筑业,窗框,面板、体育、航空航天、自行车架gydF4y2Ba^{116年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

机械性能gydF4y2Ba

天然纤维有良好的机械强度,弹性模量和艰难。天然纤维的复合材料用于商业目的和成为一个好的替代合成纤维在不同的应用程序gydF4y2Ba^{117年gydF4y2Ba}。比较天然纤维和玻璃纤维时,最重要的天然纤维的特点是便宜,好的机械性能由于密度低,容易加工和处理,可再生资源,可回收利用,具有良好的隔音和保温能力gydF4y2Ba^{118年gydF4y2Ba}。金等。gydF4y2Ba^{119年gydF4y2Ba}报道称,天然纤维增强复合材料在高应变率比玻璃纤维增强复合材料吸收更多的能量。天然纤维有缺点如低强度、质量的变化,高吸湿,治疗温度是有限的,低的耐用性和燃烧的阻力较小gydF4y2Ba^{117年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba}。一般来说,韧皮纤维是杰出的结构应用的属性越好。其中,亚麻纤维给最好的属性之间的低成本、轻,硬度和强度高。黄麻是越来越普遍。然而,它不是像亚麻僵硬或强。总的来说,天然纤维具有低密度和可再生材料,可以获得比玻璃纤维便宜。相反,天然纤维的强度比合成纤维要少得多。在刚度和体重是至关重要的情况下,天然纤维比合成纤维。天然纤维有各种独特的特性,如生物降解性,提高,环保,让他们适合使用薮猫的应用程序gydF4y2Ba^{118年gydF4y2Ba}。机械和物理性能的一些不同的天然和合成纤维表中列出gydF4y2Ba3gydF4y2Ba^{118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba120年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba121年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba122年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba123年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba124年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

当比较生物可降解聚合物和生物降解聚合物的机械性能如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),有一个材料的强度值范围宽,但传统聚合物通常比可生物降解的聚合物。这些生物可降解聚合物比传统聚合物强度相对较低gydF4y2Ba^{125年gydF4y2Ba}。在这些生物可降解聚合物,解放军被认为是最重要的一个聚合物由于其良好的力学性能,使其适用于多个应用程序gydF4y2Ba^{125年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba126年gydF4y2Ba}。的机械和物理性能表列出几个生物降解和生物降解聚合物gydF4y2Ba4gydF4y2Ba^{120年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba127年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba128年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba129年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba130年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba131年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

天然纤维用于增强生物降解聚合物的力学性能。盾等。gydF4y2Ba^{132年gydF4y2Ba}研究了椰壳纤维/聚乳酸复合力学性能。图gydF4y2Ba10模拟gydF4y2Ba表明,弯曲和拉伸模的解放军biocomposites纤维加载从5到20 wt %时适度改善而整洁的解放军。发现未经处理的椰壳纤维的拉伸模量biocomposites提高到25.6%,和弯曲模量提高13.4%的5 wt % 20 wt %椰壳纤维分别。椰壳纤维载荷增加到10 wt %导致较低的拉伸和弯曲模量,成为明显的为30%。处理过的纤维可能不会提高biocomposite特别是在高纤维的模量加载(20和30 wt %)。这是因为条件之间的粘附聚合物基质和纤维,拉伸模量的影响更少,biocomposites比抗拉强度。gydF4y2Ba

如无花果所示。gydF4y2Ba10 a, bgydF4y2Ba,biocomposites抗弯和抗拉强度低于整洁的解放军。Biocomposites治疗与天然纤维具有更好的强度水平比Biocomposites未经处理的纤维。Biocomposites低断裂伸长率比聚乳酸纤维加载5 - 20 wt %,见图。gydF4y2Ba10 cgydF4y2Ba。发现聚乳酸复合材料的脆性是高于整洁的解放军。这是因为湿椰壳纤维的刚性性质的强化与中国人民解放军矩阵。当纤维在复合载荷达到30%,这些复合材料具有较高的断裂伸长率与聚乳酸相比。的增加,断裂伸长率、椰壳纤维增强为人民解放军biocomposites 30 wt %椰壳纤维可以归因于一束束的过度non-wet纤维的存在,如无花果所示。gydF4y2Ba10 d, egydF4y2Ba。这有助于biocomposites变形纵向拉伸载荷作用下。碱处理的纤维去除果胶和木质素的椰壳纤维。因此,增加纤维素含量提高了椰壳纤维的弹性和灵活性。gydF4y2Ba

热性能gydF4y2Ba

热分析是用来研究化学,物理和结构响应温度变化的结果。温度是一个基本状态变量影响大多数的化学过程,身体素质和结构变化。热分析可以定义为任何科学或技术评估材料的温度控制gydF4y2Ba^{133年gydF4y2Ba}。然而,这个词一直局限于方法使用热重和热量的影响gydF4y2Ba^{134年gydF4y2Ba}。热分析中使用的基本技术是TGA热重量分析法分析(TGA)、差热分析(DTA)和差示扫描量热法(DSC)。样品和参考之间的温差进行差热分析(DTA)。重量的损失来衡量热重量分析法是衡量热重量分析法(TGA)分析。的决心热流通过差示扫描量热法(DSC)gydF4y2Ba^{53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba134年gydF4y2Ba}。热重量分析法分析被广泛用于描述天然纤维和聚合物复合材料的热稳定性。自然纤维和聚合物的热稳定性biocomposites已经彻底使用TG /壳体的研究特点。木质纤维素的纤维受到温度的影响gydF4y2Ba^{134年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

姚明et al。gydF4y2Ba^{135年gydF4y2Ba}选择十天然纤维包括木材、竹子、农业残留物和韧皮纤维热分解动力学研究。完整的天然纤维热降解过程2°C /分钟的速度图所示。gydF4y2Ba11 a, bgydF4y2Ba。明确壳体峰值明显的肩膀(箭头)由于纤维素热击穿,形成通常的结果半纤维素在惰性环境中热分解。然而,由于低温半纤维素的肩峰重叠与纤维素主要山峰,他们不再可见在某些情况下,如无花果所示。gydF4y2Ba11 bgydF4y2Ba。高温(反面)通常是由木质素的降解在无花果。gydF4y2Ba11 a, bgydF4y2Ba。由于天然纤维是木质纤维原料,TG和壳体曲线为各种非常类似,表明天然纤维也有类似的热击穿特性。gydF4y2Ba

Herrera-Kao et al。gydF4y2Ba^{136年gydF4y2Ba}研究了三种常见的可生物降解聚酯的热降解(聚已酸内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)和polyhydroxybutyrate (PHB))通过TGA。退化曲线为每个PCL和解放军显示,他们只有一种分解水平。而TGA的PHB显示两个退化。TGA质量损失曲线和有关导数曲线(DTGA)检测生物聚合物(PCL的PHB, PLA)无花果所示。gydF4y2Ba11 c, dgydF4y2Ba。根据聚合物分解温度的最大速率不同类型。然而,PCL和解放军显示只有一个阶段的质量损失与起始温度高于300°C作为显示在无花果。gydF4y2Ba11 c, dgydF4y2Ba。这个温度为430°C的PCL和解放军395°C。PHB在303°C和410°C,显示两个不同退化阶段,第一个阶段是重大转变,因为它占总质量的90%以上的损失。gydF4y2Ba

动态力学分析gydF4y2Ba

动态力学分析(DMA)在先进材料流变仪来检查他们的粘弹性行为基于储能模量(Gʹ),损耗模量(Gʺ)和阻尼因子(tanΔ)。同时,DMA应用于先进复合材料了解玻璃化转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)gydF4y2Ba^{137年gydF4y2Ba}。Manral et al。gydF4y2Ba^{138年gydF4y2Ba}学习整洁的解放军的粘弹性行为和天然纤维增强解放军利用DMA在不同温度范围30 - 100°C。DMA测试期间样品暴露在扭转载荷。gydF4y2Ba

储能模量(Gʹ)gydF4y2Ba

复合材料的储能模量是衡量存储能量循环荷载时的弹性。能量吸收的数量与材料上的周期振荡负荷期间被称为GʹgydF4y2Ba^{139年gydF4y2Ba}。图gydF4y2Ba12个一个gydF4y2Ba显示存储模量波动与温度关系稳定的循环加载1赫兹的频率。结果证实,与天然纤维改善了聚合物强化Gʹ或高分子复合材料的刚度。储能模量曲线显示,亚麻/中国人民解放军最高价值获取的价值2524 MPa相比其他复合材料gydF4y2Ba^{138年gydF4y2Ba}。高Gʹ值表明,亚麻/ PLA复合材料是严厉的。当温度增加,Gʹ减少复合材料。随着温度的增加,复合材料的储能模量下降由于刚度下降。降低Gʹ指粘性聚合物的行为除了低存储能量gydF4y2Ba^{138年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

损耗模量(Gʺ)gydF4y2Ba

损耗模量(Gʺ)和储能模量(Gʹ)是相互关联的。当聚合物表现出粘性行为,它有可能消散的能量以热的形式加载下由于分子之间的分子间摩擦。进一步的能量可以通过硬材料和表现出更高的Gʺ价值。因此,增加纤维加载biodegrdable聚合物如聚乳酸的存在导致增加摩擦力和能量耗散如无花果所示。gydF4y2Ba12 bgydF4y2Ba18岁。亚麻纤维强化复合材料的刚度增强整洁的解放军,并导致更大的损失模量。据报道,亚麻/ PLA复合材料有更高的强度比其他天然纤维/ PLA biocompositesgydF4y2Ba^{138年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

阻尼因子(TanΔ)gydF4y2Ba

损耗模量和储能模量的比值定义为棕褐色Δ。比率是指物质的阻尼行为具有不同的温度。图gydF4y2Ba12 cgydF4y2Ba显示了阻尼行为变化对温度。整洁的解放军钢筋与纤维减少其阻尼行为。整洁的人民解放军的谭Δ价值高于所有发达国家复合材料。发现黄麻/ PLA较低的阻尼因子值(0.65)。玻璃化转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)的材料也决定用阻尼因子曲线聚合物流动即将开始的地方。从无花果。gydF4y2Ba12 cgydF4y2Ba,发现阻尼曲线显示,亚麻/中国人民解放军的最高价值(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba其他biocomposites相比)68.68°C。这证明了亚麻/解放军需要更高的温度开始分子流动性gydF4y2Ba^{138年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

声学特性gydF4y2Ba

天然纤维增强材料有更好的声学特性等优点。由于天然纤维的巨大潜力吸收声音,几项研究报告在文献中显示使用天然纤维的可能性而不是合成纤维良好的声吸收。天然纤维吸音材料吸音材料的制造中一个重要的考虑在今天的建筑环境。大多数天然纤维作为多孔吸声吸收器的时候。孔隙度似乎是一个因素,定义任何纤维材料的吸收特性。同时,密度和厚度的纤维是其他因素。多孔材料的吸声的特点是一个非常弱的吸收系数在小频率范围,但在高频范围内更好的声学属性gydF4y2Ba^{118年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

利用天然纤维具有良好的声学性能和在不同的应用,如汽车、共鸣板,热声板gydF4y2Ba^{140年gydF4y2Ba}。选择天然纤维的吸声系数的值列在表中gydF4y2Ba5gydF4y2Ba^{141年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba142年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba143年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba144年gydF4y2Ba}。下巴等。gydF4y2Ba^{145年gydF4y2Ba}了解放军、洋麻纤维增强聚合物基质。他们发现当红麻纤维含量是30%,最大吸声系数0.987出现在1521赫兹的频率,和力学性能也有所改善gydF4y2Ba^{141年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

表面形态gydF4y2Ba

聚合物和纤维使用表面形态测试和分析的领域,需要一个独特的方法来创建充分准备样品。纤维测试之前和之后的各种流程,包括断裂表面。结果准确、可靠。面分析可以测量分散相的尺度,从微观到纳米尺度。扫描电子显微镜提供信息矩阵之间的交互和分散相gydF4y2Ba^{146年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

为了研究解放军和天然纤维biocomposites夏等。gydF4y2Ba^{147年gydF4y2Ba}用碱处理、顺丁烯二酸酐(MA)移植治疗,aminopropyl triethoxysilane治疗,和电晕放电处理修改亚麻纤维的表面gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba148年gydF4y2Ba}。木质素、半纤维素、蜡和油被成功删除从纤维表面使用碱处理。增加纤维表面疏水性字符。形态变化所引起的各种治疗方法图所示。gydF4y2Ba13 a egydF4y2Ba^{147年gydF4y2Ba}。这是注意到碱性治疗增加了表面粗糙度导致更多的接触点和改善机械解放军和纤维之间的相互作用图所示。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba。顺丁烯二酸酐(MA)和硅烷作为耦合剂。图gydF4y2Ba13 d, egydF4y2Ba显示纤维的表面涂上一层马和硅烷增加天然纤维之间的交互和解放军gydF4y2Ba^{17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba147年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

断裂表面整洁的解放军和人民解放军/亚麻复合材料研究了夏et al .图gydF4y2Ba14 a、bgydF4y2Ba显示,解放军的断裂表面光滑而解放军/亚麻biocomposites。这指的是脆性断裂。拉伸试验后,亚麻纤维被拔出的解放军矩阵,留下大量的碎片gydF4y2Ba^{147年gydF4y2Ba}。同时,剩下的纤维显示光滑干净的表面,不包含任何层聚合物矩阵。此外,有许多洞解放军矩阵/光纤接口,造成一个相对贫穷的未经处理的纤维和中国人民解放军之间的界面强度gydF4y2Ba^{147年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba148年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba149年gydF4y2Ba}。艰难的断裂形态明显不同于简洁的解放军和人民解放军/未经处理的纤维复合骨折如无花果所示。gydF4y2Ba14汉英gydF4y2Ba。在矩阵,纤维分散,纤维和基体之间没有差异。剩下的亚麻纤维被涂上一层解放军矩阵,表明对亚麻纤维和解放军有更好的界面。结果是在良好的协议与韧性的结果通过机械测试。gydF4y2Ba

光谱特征gydF4y2Ba

官能团的聚合物复合材料,负责确定聚合物/天然纤维交互使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)的有效方法gydF4y2Ba^{150年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba151年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba152年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba153年gydF4y2Ba}。红外光谱分析峰值表列出各种未经处理的天然纤维gydF4y2Ba6gydF4y2Ba^{53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba154年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba155年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba156年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba157年gydF4y2Ba}。对剑麻纤维的光谱属性benzylated进行了研究。这是高峰在1250厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和1363厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}被分配到木质素和半纤维素。他们成功移除剑麻纤维的处理过程。Mofokeng et al。gydF4y2Ba^{158年gydF4y2Ba}研究了面向交互的随机和PLA /剑麻纤维复合使用红外光谱分析如无花果所示。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba。高峰在1780 - 1680厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}被分配到C = O延伸,3600 - 3000厘米吗gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}对应地延伸,1180厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}被称为C - o C延伸。由于免费哦组纤维的存在,在复合材料地债券的存在变得更加明显,随着纤维负载的增加。他们还发现,在1650厘米羟基开发了一个新的高峰gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},这是分配给吸收的水分子gydF4y2Ba^53gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

使用红外光谱,夏et al。gydF4y2Ba^{145年gydF4y2Ba}调查了未经处理的亚麻(超滤),碱处理的纤维,corona-treated纤维,马嫁接纤维,和silane-treated纤维。样本分析光谱分辨率为2厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和一系列的4000厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}到500厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。处理和未经处理的亚麻纤维的红外光谱谱图所示。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba。亚麻纤维的成分是纤维素、半纤维素和木质素。这些组件可以使用红外光谱确定光谱。切断和C-O-C拉伸看着1170和1030厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},分别。脂肪族羧酸- c = O拉伸和酮组在纤维素链显示峰值为1654厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。ch在亚麻纤维的吸收纤维素显示峰值在2900厘米左右gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。最大的峰值的-哦拉伸D-pyran葡萄糖在纤维素链3400厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。是注意到这支乐队在1735厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(- c = O)拉伸的醛羰基被分配给木质素和半纤维素。图gydF4y2Ba16 bgydF4y2Ba表明,乐队在1735厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}消失在碱处理的纤维表明亚麻纤维的木质素和半纤维素被氢氧化钠溶液治疗。由于碱处理,乐队在1735厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}不可见的MA-grafted治疗纤维,corona-treated纤维,和silane-treated光纤光谱图所示。gydF4y2Ba16个汉英gydF4y2Ba^{147年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

进行了几项研究探索天然纤维复合材料是否适用于结构性和非结构性的应用程序。合成复合材料的拉伸性能是经常使用各种测量机械测试。杨氏模量和强度的不连续使用微机械模型和连续纤维复合材料被报道。混合物的基本规则通常是用来计算杨氏模量和强度的单向连续纤维增强复合材料的纵向和横向加载。然而,混合模型的规则是不再听从如果纤维不连续。不连续纤维复合材料的抗拉特性是影响纤维的长度,可分散性,方向,和之间的界面力矩阵和天然纤维。纤维的取向和应力转移强烈与聚合物复合材料的拉伸性能。几个模型被开发来估计复合拉伸特征而占上述条件。然而,有一个广泛的结果gydF4y2Ba^{159年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

混合模型的规则被修改为纤维平行于加载方向包括凯利和泰森。各种方法预测杨氏模量和强度的非连续纤维复合材料应用。它是完全基于应力的分布的分散纤维塑料矩阵。据推测fiber-matrix接口上的剪切力外加负载转移到纤维,Cox模型中定义。剪切应力在界面预计将保持不变,直到纤维张力等于矩阵的平均纤维应力和界面的剪切应力为零。在这个模型中,临界纤维长度(gydF4y2BalgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba)被定义为平均纤维的长度相对于纤维长度,称为最短长度负载。它可能是通过实验或微观力学,像Bowyer-Bader提出的一个模型。纤维分散试验和拉拔力试验是最受欢迎的技术用于确定临界纤维长度,可以获得使用以下方程:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaDgydF4y2Ba平均纤维直径和吗gydF4y2BaτgydF4y2Ba界面剪切强度。gydF4y2Ba

很明显,临界纤维长度的减少使得界面剪切强度有所改善。如果纤维长度等于gydF4y2BalgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba(临界纤维),最终实现纤维拉伸应力只在fiberIf纤维长度超过的中心gydF4y2BalgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba,强化纤维变得更加高效和极限拉伸应力在纤维可以在更大的长度来实现。最后,如果纤维长度小于(亚临界纤维),它最终将拉拔力的矩阵。gydF4y2Ba

艾丰提的听众来电等。gydF4y2Ba^{159年gydF4y2Ba}调查了PLA复合钢筋的拉伸性能harakeke和大麻纤维垫。他们比较实验结果与使用不同的模型预测值。结果显示在无花果。gydF4y2Ba17 a、bgydF4y2Ba。赫希,它是发现,当拟合参数x = 0.13,它给了一个更好的相关性与实验的优点。当纤维含量增加到30 wt %,修改Cox模型来演示与实验逻辑协议抗拉强度图所示。gydF4y2Ba17 a、bgydF4y2Ba。拟合、预测和实验两种纤维聚合物复合材料的杨氏模量与不同纤维加载图所示。gydF4y2Ba17 c, dgydF4y2Ba修改Halpin-Tsai和Cox模型,考虑到聚合物基质和纤维之间的互连的完整性是最好的模型预测杨氏模量纤维装载重量高达25%gydF4y2Ba^{159年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

需要开发可持续替代油性聚合物引发了大量的研究。可生物降解聚合物也有吸引力的材料为生物医学应用程序由于其独特的物理化学,生物和降解特性。他们帮助减少温室气体排放和化石资源枯竭gydF4y2Ba^{160年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba161年gydF4y2Ba}。目前,使用生物聚合物和少量生产的世界各地。它们主要用于食品包装和促生长的产业。未来研究需要提高这些生物可降解材料的聚合物性质通过结合不同类型的聚合物在不同比率看到它们是如何影响生物材料的物理和化学性质。医疗行业将大大受益,因为biopolymer-based bio-implants和药物载体的代理现在正在开发。未来更多的进步可能导致一场革命在医学植入物的经济效率。gydF4y2Ba

联合国大会批准17可持续发展目标(西班牙)在2030年实现。西班牙目标反映了一个全面的方法来实现一个健康和可持续的社会。生物塑料生产建立环保产品开发的基础。大多数的可持续发展目标是由塑料工业和聚合物,广泛、适应性强的材料gydF4y2Ba^{162年gydF4y2Ba}。材料科学有助于实现各种目标,根据报告最新的地图可持续性的研究和活动即;西班牙2:零饥饿,西班牙3:良好的健康和福祉,西班牙6:洁净水和卫生设施,西班牙7:负担得起的清洁能源,西班牙(9):行业,创新,和基础设施,西班牙11:可持续的城市和社区,西班牙12:负责任的消费和生产,西班牙13:气候行动,和西班牙14:生活低于水的17个西班牙gydF4y2Ba^{162年gydF4y2Ba}。原材料和最终产品的碳足迹最小化,因为生物塑料是由单体来自农业废弃物。通过采购、生产、营销、消费、和删除,生物塑料的可回收特点确保大宗商品是商业,社会,生态可接受的。因此,消费者的生活增强,整个社区的好处gydF4y2Ba^{163年gydF4y2Ba}。能源、废物处理和运营成本可能会减少采用可持续的材料gydF4y2Ba^{164年gydF4y2Ba}。很明显,生物聚合物将打开新的可能性的努力建立一个更好的环境没有有害物质和产品。gydF4y2Ba

失败的研究在聚合物产品是传统法医聚合物工程的重点。这个分支的科学处理塑料物品的破坏,以及产品的其他原因无法函数或满足其标准gydF4y2Ba^{165年gydF4y2Ba}。事后分析经典的高分子材料或他们的热塑性复合材料已经大多数法医聚合物工程案例研究的重点gydF4y2Ba^{166年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

可生物降解聚合物的主要缺点之一来自可再生能源的速度退化是由于亲水的性质,在某些情况下,力学性能较低,尤其是在水环境。尽管他们的缺点,可生物降解的聚合物有许多好处因为他们是由多种植物成分gydF4y2Ba^{167年gydF4y2Ba}。Bio-polyesters最近引起人们由于其生物降解性和可能的医疗用途。特定方面,例如生物降解方法、生物相容性、加工条件和潜在使用在医学、环境保护、农化得到了很多的关注。这种先进的生物可降解的聚合物以及nano-safety组合仍然是微不足道的。这个新的视角关注预测、评估和显示可能的与先进的聚合物的使用有关的问题。先进高分子材料的方法由法医工程(FEAPM)将用于分析高分子材料之间的关联的结构、特征和行为之前、期间和之后的实际应用。这应该有助于开发新的先进的高分子材料,减少产品的数量发生在生产和使用的缺陷。FEAMP调查预计的经济和社会效应是重要的,允许识别安全先进的聚合物在未来可持续发展的社会。失效模式也报道了几个应用程序和实验室尺度。这些研究不仅研究失败但也努力降低的可能性,他们的原因。gydF4y2Ba

机械故障gydF4y2Ba

机械故障很容易意识到如果一个产品的负载和维度是已知的在特定时间对其生命gydF4y2Ba^{168年gydF4y2Ba}。骨折是最常见的失效模式之一gydF4y2Ba^{169年gydF4y2Ba}。它可以发生在各种条件下如过载、蠕变、应力松弛、疲劳和磨损gydF4y2Ba^{170年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba171年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba172年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

加载模式gydF4y2Ba

拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和影响都是聚合物是如何暴露在压力的例子。加载模式通常由一个或多个因素。gydF4y2Ba

加载路径gydF4y2Ba

当评估加载模式,值得注意的是,部队必须耦合链通过产品生产的道路。当沿着一条路径有许多不同的组件时,负载呈现不同的形状,因为它的旅行。平面上的抗压局部负荷会减少从接触,直到达到零。抵消压缩力、表面张力会生成。gydF4y2Ba

应力集中gydF4y2Ba

他们是局部形成偏差造成的产品的压力线被压在一起和放大。裂缝的边缘或身体,洞平床单,内部孔隙材料,圆角和倒角,改变轴的概要,螺纹应力集中的只是几个简单的例子。gydF4y2Ba

化学攻击gydF4y2Ba

如果机械故障发生在一个复杂的过程,一个化学攻击一个产品将开始作为一个复杂的问题。这一事实材料可能攻击变量的方式反映了复杂的过程。聚合物可能暴露于化学物质服务,开始与大气。当产品被加载或内置的力量,可以通过裂缝发展、缓解局势变得更加重要。尽管水解是一个杰出的一种聚合物降解过程,氧化可能是最普遍的攻击它的许多不同的化身。gydF4y2Ba

氧化gydF4y2Ba

主要活性元素氧(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)在空气中(约21%),尽管有许多额外的化学物质分解聚合物(降解许多热塑性塑料)。臭氧气体是其中一个最强大的氧化剂。因为氧化化学物质在我们的环境中,无处不在的氧化必须被视为一个潜在的攻击向量。gydF4y2Ba

水解gydF4y2Ba

碱和酸分解通过水解聚合物,聚合物链的破劈理的官能团结合链在一起。发现分子量明显减少链减少的长度在每个阶段。水有负面影响在大多数聚合物由于其广泛存在。聚合物的水解步骤是直接或间接的过程。当高温增强处理过程中水解或形成的风险,问题出现了。因为大多数处理温度超过100°C,原料中的任何液体水会蒸发,导致最终产品的泡沫。gydF4y2Ba

紫外线辐射gydF4y2Ba

暴露于紫外线辐射从太阳在许多聚合物是一个典型的失败原因。含有双键或其他吸收官能团的聚合物是最容易受到紫外线的恶化。紫外线损伤会导致开裂和表面损伤层的创建,以及颜料的漂白,这一过程称为美白。gydF4y2Ba

应力腐蚀开裂gydF4y2Ba

应力腐蚀开裂(SCC)是一种常见的失效机理对聚合物引起的化学攻击。微裂隙可能由于跟踪强烈的化学物质的浓度,在应用慢慢进一步增加压力或通过一个称为冻结在应变问题。其他类型的鳞状细胞癌在聚合物包括攻击氧气、臭氧、氯,需要一个低应力或应变阈值对裂纹形成gydF4y2Ba^{173年gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

环境应力开裂(ESC)gydF4y2Ba

最常见的热塑性聚合物普遍突然脆性断裂的原因是环境应力开裂(ESC)。聚合物的化学成分、焊接、结晶度、表面粗糙度、摩尔质量,和残余应力的影响变量,ESC的速率。没有长期的化学变化,尽管鳞状细胞癌的症状类似。Srisa et al。gydF4y2Ba^{174年gydF4y2Ba}研究抗菌促生长的电影,开发基于聚乳酸和聚(丁二adipateco -对苯二甲酸乙二醇酯)(PBAT)与合并trans-cinnamaldehyde混合。模具是在面包发现保存在普通PP的电影。根据页的法医工程,额外存储导致真菌生长的发展在整个面包4天,如无花果所示。gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,1。霉菌菌丝体扩张成功减少了PLA / PBAT电影和微生物增长没有检测到任何的电影包含trans-cinnamaldehyde(无花果。gydF4y2Ba18一个gydF4y2Ba)。这是因为细菌被成功地抑制大trans-cinnamaldehyde版本的水平。gydF4y2Ba

Juraj Svatik et al。gydF4y2Ba^{175年gydF4y2Ba}研究了机械强度和韧性的整洁的解放军和人民解放军竹biocomposites。发现固体标本和均匀孔隙度标本是脆弱,是灾难性的。然而,梯度孔隙度标本quasi-ductile没有灾难性崩溃,更破坏时应变图所示。gydF4y2Ba18 b。gydF4y2Ba