竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究.doc

序号：
编码：

第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛

作品申报书

作品名称：竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究

学校全称： 华南农业大学

申报者姓名
（集体名称）： 谢宝君、张业爱、黄妙葵

类别：
■自然科学类学术论文
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
□科技发明制作A类
□科技发明制作B类

说 明

1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。
2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。
3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。
4．序号、编码由第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。
5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上（文章版面尺寸14.5×22cm），附于申报书后，论文不超8000字，调查报告不超15000字。
6．作品申报书须按要求由各校竞赛组织协调机构统一寄送。
7．其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。

A2申报者情况（集体项目）

说明：1．必须由申报者本人按要求填写；2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。

申报者代表情况
姓名
谢宝君
性别
男
出生年月
1987.5
学校
理学院
系别、专业、年级
06应用化学（化学生物方向）
学历
本科
学制
4年
入学时间
2006.9
作品名称
竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究
毕业论文题目

通讯地址
华南农业大学五山公寓5栋314
邮政编码
510642
办公电话
13418033423
常住地
通讯地址
华南农业大学五山公寓5栋314
邮政编码
510642
住宅电话
020-38634872
其他作者情况
姓 名
性别
年龄
学历
所在单位
张业爱
女
21
本科
华南农业大学理学院
黄妙葵
女
21
本科
华南农业大学理学院
谭昶佳
男
22
本科
华南农业大学理学院
杨菁菁
女
22
本科
华南农业大学理学院

资格认定
学校学籍管理部门意见
以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。
■是 □否 （部门签章）
年 月 日
院、系负责人
或导师意见
本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果
■是 □否
负责人签名：
年 月 日

B1．申报作品情况（自然科学类学术论文）

说明：1．必须由申报者本人填写；2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；4．硕士研究生、博士研究生作品不在此列。

作品全称
竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究
作
品
分
类
（ E）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控
制、工程、交通、建筑等）
B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）
C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）
D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健
康、卫生、食品等）
E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化
工、生态、环保等）
作品撰写的目的和基本思路
目的：探究制备可以代替当今不可降解而对环境污染严重的普通塑料，具有优良性能的竹纤维增强可降解塑料复合材料的方法，制备后分析其组成结构、制备工艺和测试其基本物理、力学性能，以进一步寻求改进其性能的制备方法，测试其特殊性能以突出其相比传统塑料材料的优越性，为今后大规模应用与推广提供重要的理论依据。
基本思路：
1、当今不可降解塑料造成的环境污染已引起人类高度重视，因此设法寻找可降解，对环境基本无污染而性能良好，制备廉价可广泛推广应用的新型环保材料。
2、此类可降解材料中典型代表之一是竹纤维复合材料，采用纯天然的生物材料竹纤维与可降解淀粉基树酯混合制备而成，具有制备原料广，加工简单廉价，机械力学性能优异及可完全降解等优点，因此探究其大规模制备推广应用的方法。
3、首先了解竹纤维结构与化学组成，对比其他纤维以及其复合材料的性能，突出其优势。
4、然后探索竹纤维增强可降解塑料复合材料的制备方法和最佳配方。
5、对所制的竹纤维增强可降解塑料复合材料，研究其机械、力学、物理及其他如耐燃烧性与老化等特殊性能，与其他复合材料作对比，以突出竹纤维增强可降解复合材料的优越性。
6、根据以上实验数据与结果，证明制备竹纤维增强可降解塑料复合材料优良性能，可广泛应用满足社会各方面需求；得出制备与改良竹纤维增强可降解复合材料的最佳方法以及优化降解的途径，实现材料性能，制造成本，环保无害三方面的和谐统一。
作品的科学性、先进性及独特之处
科学性：在前人研究基础上，采用各种先进精密仪器装置探究竹纤维增强可降解塑料复合材料的制备与改良工艺、机械等各方面性能，得到大量实验数据，为竹纤维复合材料大规模推广应用提供理论基础。
先进性：采用不同比例的天然竹纤维和淀粉基可降解塑料制成的竹纤维复合材料在自然条件下具有良好完全降解性，运用多种方法及项目测试对比突出其优良性能，目前国内关于竹纤维与淀粉基复合增强型完全可降解材料研究与参考论文较少。
创新性： 所研究的竹纤维复合材料制备原料广，制备工艺廉价简单，制备出来的复合材料机械，力学等性能优异，而且具有可完全降解，降解产物对环境无污染的特性，是极具应用前景的新型复合材料，将对未来社会材料的发展以及应用产生积极影响。
作品的实际应用价值和现实意义
随着地球能源危机的加剧与人们对环保的重视，可降解循环利用的材料逐渐成为当今材料研究与开发的主流。但因可降解循环利用材料在力学性能与制备成本控制方面仍存在一定问题，大规模的市场推广仍需时日。在当今热点研究的纤维复合材料中，竹纤维增强可降解塑料复合材料具有制备原料便宜，制备简单，机械性能良好，可完全降解，对环境无污染等众多优点。本作品针对具有良好应用前景的竹纤维增强可降解塑料复合材料作了详尽介绍，从其结构及化学组成，对比其他纤维材料的优势，各种制备工艺到各种机械、力学、特殊性能的测试做了较详细的分析研究，得出了极具参考价值的数据与方法，在国内几乎找不到同类详尽的有关竹纤维淀粉基复合材料的研究。本研究在实验基础上找到了竹纤维增强可降解塑料复合材料在制备成本、机械等性能及可降解环保这三方面的平衡点，提出了一条合成具有良好性能可降解材料与应用的新道路，为今后竹纤维复合可降解材料大规模推广应用提供重要的理论参考与指导，将对未来社会材料的发展以及应用产生积极影响，同时可为国内的环境保护做出一定贡献。

学

术

论

文

文

摘

竹纤维增强可降解塑料复合材料是以经过机械切削加工和化学处理制备的竹纤维为增强材料，然后用完全可降解塑料树脂为基体经机械加工形成的新型复合材料。因主要成分是竹材，价格便宜，加工简易，具有大范围推广应用的价值。
作为一种结合生物材料的新型工程材料，国内对其性能与使用范围的研究刚刚起步。研究竹纤维增强可降解塑料复合材料的组成结构、制备工艺和基本物理、力学及耐燃、老化等特殊性能，可为竹纤维增强可降解复合材料的大规模应用与推广提供重要的理论依据。
本论文通过热压成型的方法制备了竹纤维增强可降解塑料复合材料，用微机控制电子万能（拉力）试验机和简支梁冲击试验机分别测定了复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能，用热失重分析研究了复合材料在加热过程中脱水、相变、分解、熔融等物理和化学变化，用扫描电子显微镜测试复合材料的微观形态，用直接燃烧法测试其耐燃性能，水煮法测试其老化程度，吸水性能等探究能发挥综合性能最佳的。
实验结果表明掺入竹纤维后复合材料的拉伸强度最大达到12.44MPa和硬度99度（空白对照为94度）其拉伸强度与硬度均有所增大，弯曲强度最大达16.49σfM /MPa和冲击强度最大639.1Ef /MPa，相对有所下降，但竹纤维与完全可降解塑料的界面结合性不太理想，还有待于进一步研究。耐燃烧性测试中复合材料最大燃烧速度为0.245mm/s，老化测试质量损失最小为8.9%，则表明随着竹纤维混合比例的增大，复合材料的燃烧速度增大，其耐燃烧性减弱，而抗老化性与吸水性能有所增强。
作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励
本作品获2009华南农业大学“挑战杯”学术竞赛特等奖
鉴定结果

请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录
[1] A P Deshpande, M B Rao, C L Rao. Extraction of bamboo fibers and their use as reinforcement in polymeric composites. Journal of Applied Polymer Science, 2000, 76 (1): 83- 92.
[2] M M Thwe, K Liao. Characterization of bamboo 2 glass fiber reinforced polymer matrix hybrid composite. Journal of Materials Science Letters, 2000, 19 (20): 1873- 1876.
[3] S.H. Li , Q.Y. Zeng , Y.L. Xiao , et al. Biomimicry of’ bamboo bast fiber with engineering composite materials. Materials Science and Engineering: C 1995, 3 :125-130
[4] Hanafi Ismail, M.R. Edyham, B. Wirjosentono. Bamboo fibre filled natural rubber composites: the effects of filler loading and bonding agent. Polymer Testing 21 (2002) 139–144.
[5] Yeng-Fong Shih. Mechanical and thermal properties of waste water bamboo husk fiber reinforced epoxy composites. Materials Science and Engineering A 445–446 (2007) 289–295.
[6] Moe Moe Thwea, Kin Liaob. Durability of bamboo-glass fiber reinforced polymer matrix hybrid composites. Composites Science and Technology 63 (2003) 375–387
申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）
论文《竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究》一篇
科研管理
部门签章

年 月 日

C.当前国内外同类课题研究水平概述

说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。
竹纤维/聚合物复合材料广泛应用于桥梁、建筑、纺织、橡胶等行业, 国外研究竹纤维大多为了制造增强聚合物基复合材料。竹纤维/聚合物复合材料有两种常用制备方法, 一是制备常规复合材料的热压复合法; 二是制备生物组织的渐进式树脂渗入法。目前竹纤维/聚合物复合材料多采用热压复合法, 此工艺较适合制备环氧树脂基竹纤维复合材料,由于环氧树脂与竹纤维黏结力强, 在热压固化过程中能充分填充纤维间的空隙, 且能较好地保护纤维。渗入法是将竹纤维置于模具中, 将树脂喷洒在纤维表面使之湿润, 使其均匀渗透竹纤维内外空间, 当基体材料开始有固化迹象时, 及时将其置于60℃以上完全固化。渗入法的缺点是没有加压, 竹纤维与树脂黏结强度较低, 致使复合材料性能不稳定。此类竹纤维复合材料多以甲醛类合成树脂为胶黏剂, 其固化时间短, 稠度小, 易流动, 易成型。热压复合法制备竹纤维复合材料, 大多采用了环氧树脂, 但由于树脂的不可降解性, 环氧树脂基竹纤维复合材料是不可降解的; 另外, 在渐进式树脂渗入法复合材料制备中使用了甲醛类黏结剂, 在复合材料制备及使用中易释放出游离的甲醛, 其危害环境及人体健康。
新加坡的Liao等（Composites Part A, 2002, 33: 43）采用竹纤维和玻璃纤维增强聚丙烯，通过热压法制备了复合材料，研究发现，复合材料的拉伸模量随竹纤维的含量增加而显著增大。马来西亚的Ismail等（Polymer Testing , 2002, 21: 139）制备了竹纤维增强橡胶复合材料，重点考察了竹纤维含量和偶联剂对复合材料力学性能的影响，结果发现偶联剂的加入能显著改善复合材料的力学性能。美国的Lee等（Composites Part A, 2006, 37: 80）通过机械共混法制备了竹纤维增强聚乳酸(PLA)和PBS复合材料，这些复合材料可完全生物降解，研究发现，加入偶联剂LDI可使复合材料的拉伸强度显著提高。日本的Okubo等（Composites Part A, 2004, 35: 377）制备了竹纤维增强聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）复合材料。最近，台湾的Shih等（Mater Sci Eng A ,2007, 445-446: 289）将废弃的水竹纤维加入到环氧树脂中制备了复合材料，并研究了偶联剂对复合材料机械性能和热性能的影响。目前大部分研究均以人工合成聚合物为机体制备竹纤维聚合物复合材料，以可降解淀粉基塑料为基体的未见报道，因此本课题对研究此类复合材料提供了比较重要的理论价值，具有广阔的实际应用前景。
D.推荐者情况及对作品的说明

说明：1．由推荐者本人填写；2．推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）；3．推荐者填写此部分，即视为同意推荐；4．推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。
推荐者情况
姓 名
董先明
性别
男
年龄
43
职称
教授
工作单位
华南农业大学理学院应用化学系
通讯地址
广州五山华南农业大学理学院应用化学系
邮政编码
510642
单位电话
020-85280319
住宅电话
15975531263
推荐者所在
单位签章

（签章） 年 月 日
请对申报者申报情况的真实性作出阐述
谢宝君等五位同学所组成的研究小组在查阅大量国内外文献资料的基础上，充分利用暑假和平时节假日时间进行了大量艰苦的探索性实验，提出并完成了“竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究”这一极具应用前景的研究论文。论文数据真实可靠，结果分析严谨合理。
请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价
该作品以竹纤维为增强材料制备竹纤维增强可降解塑料复合材料，聚合物基体主要选用生物质材料淀粉为主要原料制备，复合材料主要通过机械共混和聚合等方法制备。所得到的复合材料将具有价格低廉、机械性能良好和可生物降解等特点，可广泛用于汽车内装饰材料、建筑材料、家具等，具有较高的经济价值。该作品还对复合材料的各种力学性能、耐火性能、抗老化性能、吸水性、降解性能等特殊性能进行测试，得出了极具参考价值的数据与方法，对获取高性能的复合材料具有重要意义。

其它说明

推荐者情况
姓 名
杨卓鸿
性别
男
年龄
35
职称
教授
工作单位
华南农业大学理学院应用化学系
通讯地址
广州五山华南农业大学理学院应用化学系
邮政编码
510642
单位电话
020-85280325
住宅电话
020-38902602
推荐者所在
单位签章

（签章） 年 月 日
请对申报者申报情况的真实性作出阐述
谢宝君等同学利用课余时间完成竹纤维增强可降解塑料复合材料的制备与性能研究课题的资料查阅和实验工作，课题新颖，创新性强，该复合材料也具有很好的应用前景。论文数据真实可靠，结果分析严谨合理。
请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价
本文以淀粉为基料，竹纤维为增强材料，通过机械共混和聚合等方法了制备竹纤维增强可降解塑料复合材料。从本文结果可见，该复合材料的性价比好，由于采用了淀粉基材，预期其生物降解性能良好，具有极好的可推广应用价值。本文对复合材料的各种力学性能、耐火性能、抗老化性能、吸水性、降解性能等特殊性能进行测试，得到了具有参考价值的数据和方法，为高性能可降解复合材料的制备提供了新的选择，具有很好的应用前景。
其它说明

学校组织协调机构确认并盖章

（团委代章） 年 月 日
校主管领导或校主管部门确认盖章

年 月 日

E．大赛组织委员会秘书处资格和形式审查意见

组委会秘书处资格审查意见

审查人（签名）
年 月 日
组委会秘书处形式审查意见

审查人（签名）
年 月 日
组委会秘书处审查结果

□合格 □不合格
负责人（签名）
年 月 日

40

竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究
谢宝君、谭昶佳、杨菁菁、张业爱、黄妙葵
指导老师：董先明
华南农业大学理学院，广州，510642
摘 要：竹纤维增强可降解塑料复合材料是以经过机械切削加工和化学处理制备的竹纤维为增强材料，然后用完全可降解塑料树脂为基体经机械加工形成的新型复合材料。因主要成分是竹材，价格便宜，具有推广应用的价值。作为一种结合生物材料的新型工程材料，国内对其性能与使用范围的研究刚刚起步。研究竹纤维增强可降解塑料复合材料的组成结构、制备工艺和基本物理、力学性能，可为竹纤维增强复合材料的应用与推广提供重要的理论依据。
本论文通过热压成型的方法制备了竹纤维增强可降解塑料复合材料，用微机控制电子万能（拉力）试验机和简支梁冲击试验机分别测定了复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能，用热失重分析研究了复合材料在加热过程中脱水、相变、分解、熔融等物理和化学变化，用扫描电子显微镜测试复合材料的微观形态，并同时采用直接燃烧法测试其耐燃性能，采用水煮法测试其老化性能以及其他特殊性能研究。实验结果表明掺入竹纤维后复合材料的拉伸强度和硬度增大，弯曲强度和冲击强度有所下降，但竹纤维与完全可降解塑料的界面结合性不太理想，还有待于进一步研究；混有竹纤维的复合材料可燃性稍微比原材料强，耐老化性与吸水性也有所增强。
关键词： 竹纤维 全降解塑料 复合材料 机械及特殊性能

竹纤维增强可降解塑料复合材料的研究
1 前言
1.1 竹纤维的化学组成与结构
1.1.1 竹纤维的化学成分
竹纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，另含有少量灰分等其它物质，纤维素是竹纤维最主要的成分，但竹纤维中纤维素的含量明显低于棉、麻纤维；半纤维素是复合聚糖，为无定形物质，因此聚合度较低，吸湿易润胀，是纤维之间、微细纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”。木质素是由苯基丙烷结构单元通过醚键、碳-碳键联结而成的芳香族高分子化合物，位于胞间层和微细纤维之间，其含量一般为23 %～34 %，是产生竹纤维颜色的主要因素。
1.1.2 竹纤维的结构
横截面

纵截面

图1 竹纤维的纵横截面扫描电镜图
单根竹纤维细长,两端尖,呈纺锤状,纤维内壁较平滑,胞壁甚厚,胞腔小。竹纤维的纤维纵向表面光滑、均一,有多条较浅的沟槽,在接近椭圆形的横截面上布满了椭圆形的空隙,呈梅花形排列,高度中空,毛细管效应非常强,而边沿则呈不规则的锯齿形[ 3-4]。其纵横截面图如图1[4]所示。
1.1.3 竹纤维与其他纤维的比较
竹纤维与其他植物纤维相比较，在伸长率、吸水性等方面具有明显优势，具体见表1。
表1 各种植物纤维的性能比较
由表1[3 ]可见，竹纤维的断裂伸长率甚至超过了大豆蛋白纤维和普通粘胶纤维，而且强力高、耐磨性好，说明竹纤维的初始模量大，钩结强度和结节强度好，纤维具有较大的抵抗变形的能力，湿态断裂伸长率大于干态断裂伸长率。竹纤维呈天然高度中空，说明具有良好的吸湿性、渗透性和放湿性及透气性能，适合加工夏季针织面料和高档衬衫等产品。具有天然的杀菌性能，在服用中不会对皮肤造成任何不良反应。
1.2 竹纤维复合材料简介
随着社会的发展和生活水平的不断提高, 人们可持续发展和保健意识的不断增强, 彩棉、天丝、莫代尔、大豆蛋白纤维、甲壳素纤维等各种绿色纤维相继问世。因此，开发植物纤维作为增强材料在环境保护和资源保护方面都有重要的意义。植物纤维热塑性塑料复合材料可应用于汽车工业、室内装饰材料及日常生活等领域,如可作为汽车车门内衬板、工具箱等的材料,也可以制作地板、护墙板、门窗等型材。植物纤维复合材料加工时耗能少，对加工设备的损耗小，有利于节约能源。它最突出的优点是具有生物可降解性和可再生性,这是其他任何增强材料所无法比拟的。
复合材料至少包括两相化学性质差异很大的组分，界面相容性很差，但用一定的方法混合得到的复合材料具有在单独组分中不能获得的性能。蔺艳琴等[5]利用复合材料的模量和拉伸强度方程，解方程得出以下结果：纤维长度越长，拉伸强度越大；界面剪切强度越大,拉伸强度越大。而界面剪切强度与相容性有关，相容性越好，界面剪切强度越大。因此相容性和纤维长度是复合材料机械性能的决定因素。
白色污染是我国城市特有的环境污染，在各种公共场所到处都能看见大量废弃的塑料制品，他们从自然界而来，由人类制造，最终归结于大自然时却不易被自然所消纳，从而影响了大自然的生态环境。从节约资源的角度出发，由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源，应尽可能回收，但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能,又不造成白色污染的塑料替代品,可降解塑料应运而生。例如淀粉填充塑料，首先其所含淀粉在短时间内被土壤中的微生物分泌的淀粉酶迅速分解而生成空洞，导致薄膜力学性能下降，同时配方中添加的自氧剂与土壤中的金属盐反应生成过氧化物，使聚乙烯的链断裂而降解成易被微生物吞噬的小碎片被自然环境所消纳，同时起到改良土壤的作用。
1.3 本研究的目的和意义
我国立法规定08年6月起超市禁止免费提供塑料购物袋，目的是制止白色污染的严重化，在这种情况下完全可降解塑料应大有用武之地，但可降解塑料仍然具有其缺点，成为它在市场中难以推广的原因：1）由于它是淀粉基材料，吸水能力很强，不能多次使用；2）其柔韧性远比一般塑料要低；3）生产技术不够成熟和所用原料价格高导致售卖价格使一般适用领域难以接受。
本研究以价格低廉、资源丰富的竹纤维来填充完全可降解塑料，降低完全可降解塑料的用量，从而降低其成本，使其能做成一种大众接受对环境友好的可完全降解材料；并且也希望能通过加入竹纤维能提高竹纤维增强可降解塑料复合材料的力学性能、热稳定性等。
2 实验部分
2.1 主要原料：
竹纤维 四川三台县铄壩业科技有限公司
浓硝酸（HNO3 ） 化学纯 ，广州市东红化工厂
硝酸铈铵 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
丙烯酸 分析纯，天津市元立化工有限公司
N、N, - 亚甲基双丙烯酰胺 分析纯，天津市大茂化学试剂厂
丙烯酰胺 分析纯，上海润捷化学试剂有限公司
全生物降解树脂BOR-Q-805J 广东上九生物降解有限公司
2.2 主要仪器
SF 170-3B型高速粉碎机 上海中药机械厂
DTA-60型差热热重联用分析仪 日本SHIMAPZU公司
XL-30 ESEM环境扫描电子显微镜 荷兰菲利浦电子光学有限公司
开放式双辊塑炼机SK—160B型 上海橡胶机械厂
平板热压硫化机QLB—D400X400型 上海第一橡胶机械厂
平板冷压硫化机QLB—D400X401型 上海第一橡胶机械厂
微机控制电子万能（拉力）试验机CMT4204型 深圳新三思检
测有限公司
塑料切割机 上海机械制造厂
简支梁冲击试验机，XCJ—4型 承德实验机厂

图2 开放式双辊塑炼机 图3 平板热压硫化机

图4 平板冷压硫化机 图5 电子拉力试验机

图6 塑料切割机 图7 简支梁冲击试验机
2.3 实验步骤
2.3.1 竹纤维增强降解塑料复合材料的制备
2.3.1.1 竹纤维预处理
将一定量的竹纤维在偶联剂N、N, - 亚甲基双丙烯酰胺和引发剂硝酸铈铵下用丙烯酸进行接枝改性。
将改性后的竹纤维和一定质量的未接枝竹纤维进行粉碎。
2.3.1.2 复合材料的压制成型
工艺流程如下所示[13]：

热 压
塑 炼
混 合
配 料

制 样
脱 模
冷 压

（1）配料：按配方（见表2）用天平准确称量全生物降解树脂和粉碎后的竹纤维。
表2 竹纤维增强可降解塑料复合材料的组成
样品编号
1
2
3
4
5
6
7
8
1B*
2B
竹纤维含量/％
7.7
8.3
9.1
10.0
11.1
12.5
14.3
16.7
7.7
8.3
树脂含量/%
92.3
91.7
90.9
90
88.9
87.5
85.7
83.3
92.3
91.7
* 使用接枝改性竹纤维
（2）混合：将竹纤维和完全可降解塑料树脂混合均匀。
（3）塑炼：控制双辊开炼机辊温在165±5℃，调节辊距，将混合料投入两辊缝隙间进行反复翻炼，出片宽度应小于模腔最大宽度，并趁热剪开，长度也应小于模腔最大宽度（200mm）。
（4）热压：将平板机加热到170±5℃，并将模具预热约10min，工作压力为10Mpa。将塑炼好的试样放入热模中，热压10min左右。
（5）迅速卸压，将热模迅速移至平板冷压机上保压冷却10min左右。
（6）卸压，取下模具，开模取出制品。（压制出来的板材表面应平整，厚度均匀，无气泡，否则需重作）
（7）制样：按照相关标准用万能制样机制样。
2.3.1.3 标准样制备
拉伸性能测试样品：将每块脱模所得的塑料平板，裁出5根15cm长的样条，分别用游标卡尺量取它们的宽度和厚度。
弯曲性能测试样品：将每块脱模所得的塑料平板，裁出4根8cm长的样条，分别用游标卡尺量取它们的宽度和厚度。
冲击性能测试样品：将每块脱模所得的塑料平板，裁出4根8cm长的样条，分别用游标卡尺量取它们的宽度和厚度。
2.4 竹纤维增强可降解塑料复合材料的结构与性能测试
2.4.1物理力学性能测试[14]
2.4.1.1拉伸性能测试
拉伸试验：在CMT4204型微机控制电子万能（拉力）试验机上测试样条的拉伸强度及相关数据，参照国标GB 1040—92标准执行，拉伸速度为50mm/min。
2.4.1.2弯曲性能测试
弯曲试验：在CMT4204型微机控制电子万能（拉力）试验机上测试样条的弯曲强度及相关数据，参照国标GB 9341—2000标准执行，拉伸速度为50mm/min。
2.4.1.3冲击性能测试
冲击试验：在XCJ－4型简支梁冲击试验机上进行复合材料样条无缺口冲击强度测试，参照国标GB 1043—93标准执行。
2.4.1.4邵尔硬度测试
硬度测试：在邵尔硬度计上对复合材料平板进行硬度测试，参照国标GB531—1998标准执行。
2.4.2.差热分析
实验选取空白配方，配方1，配方1（B），配方3，配方6进行差热分析。将复合材料粉碎成粉末状置于铝坩埚中，设置升温最高温度500℃，每分钟升温25℃。
2.4.3 SEM分析
本实验选取空白配方，配方1，配方1（B），配方3，配方6的拉伸测试后断裂的样条断裂面进行SEM分析。将拉伸测试后样条的断面镀银，于10 kV的电压下进行电子显微镜扫描。
2.4.4 耐燃烧性测试
在100mm×10mm×3.0mm板状竹纤维复合材料距点火端25mm和100mm处各划一标线，将试样长轴水平固定在试样夹中，使用酒精喷灯在距离试样约5m处点燃，调节火焰，使灯管在垂直位置时产生25mm高的蓝色火焰将火焰内核尖端施加于试样板自由端下缘，使自由端约有6mm长度受到火焰自由端作用，30s后停止，观察火焰撤离后2s内是否熄灭：如火焰继续燃烧，记录火焰前沿从第一标线到第二标线所需时间，记录计算燃烧速度；若火焰在第二标线前已经熄灭，则记录并指明试样燃烧长度S=100-L(mm)，其中L为第二表现没燃烧部分最短距离，精确到1mm。
实验过程中及实验后还记录以下现象：试样燃烧火焰高度、颜色；燃烧时是否熔融，卷曲；燃烧时发出的气味；燃烧时是否有滴落物，滴落物是否继续燃烧；燃烧后灰烬的颜色，形状，硬度等。
2. 4 .5 老化性能测试
按竹纤维含量比例不同分组：空白（0%）、21：1（8.33%）、11：1（9.09%）、10：1（10.00%）、9：1（11.11%）、8：1（12.50%）、7：1（14.28%）共七组，实验前先照下照片与实验后对照颜色、形状等变化。用分析天平称量每组的质量。，将材料置入大试管中在98℃恒温水浴锅中加热8h后，置于烘箱中干燥1h。
实验过程及实验后应记录下一下现象和数据：水浴加热时试管内水的颜色变化，有无材料溶解或脱落现象，颜色变化，质量变化，有无变软或变硬。干燥后，材料的颜色、形状变化。能否折断或扭断，及其难易程度。
2. 4 .6 吸水性测试
取各比例复合材料在70℃环境下干燥3h后转移如干燥器冷却至室温，分别测量尺寸后，浸入盛有蒸馏水的恒温水浴中，水温（20+5）℃下浸泡24h后取出。滤纸吸干表面水分后立即用感量不低于0.0005g的分析天平进行称重。再在与预处理相同条件下干燥后称量质量。计算试样吸水质量，单位面积吸水量或吸湿率。
3 结果与讨论
3.1 力学性能测试
3.1.1 拉伸性能
表3 竹纤维增强可降解塑料复合材料的拉伸性能*
样品编号
1
2
3
4
5
6
7
8
最大力 /KN
0.37
0.39
0.48
0.46
0.43
0.39
0.49
0.41
断裂伸长率 /％
27.85
24.39
26.27
20.02
25.67
20.83
18.61
19.77
拉伸强度 /MPa
9.45
9.55
11.72
11.16
10.55
9.76
12.44
10.10
* 执行国家标准GB 1040—92
从表3竹纤维增强可降解塑料复合材料的拉伸性能可看出，拉伸强度随着掺入竹纤维比例的增加大致呈现上升趋势，并且所有掺有竹纤维的塑料样条都比空白样品的拉伸强度要大，说明竹纤维的加入能提高复合材料的力学性能；但断裂伸长率出现显著下降，这与竹纤维的断裂伸长率有关（见表1）。
3.1.2 弯曲性能
表4 竹纤维增强可降解塑料复合材料的弯曲性能*
样品编号
1
2
3
4
5
6
7
8
弯曲模量
Ef /MPa
342.1
254.9
239.9
212.5
464.9
548.7
345.3
639.1
弯曲强度
σfM /MPa
12.04
9.89
9.27
8.01
14.54
15.48
11.89
16.49
* 执行标准GB 9341—2000
表4显示了竹纤维增强可降解塑料复合材料的弯曲性能。可以看出，一旦往可降解塑料中掺入竹纤维，都会使得可降解塑料的各项弯曲性能发生下降，只是程度有所不同，但有一总体上的规律，就是随着掺入纤维量的增加，它们的弯曲模量与弯曲强度都呈现上升趋势。
3.1.3 冲击性能
从表5竹纤维增强可降解塑料复合材料的冲击性能数据可以看出，配方1、配方2、配方3、配方4的实验样条均在冲击试验中不发生断裂，与空白配方性能较为相近，随后的各配方随着竹纤维填充比例增加呈现出递减趋势。
表5 竹纤维增强可降解塑料复合材料的冲击性能*
样品编号
1
2
3
4
5
6
7
8
冲击强度J/cm2
no
no
no
no
4.5
3.9
3.4
3.2
* 执行标准GB 1043—93；no代表样品冲不断
3.1.4 硬度测试
表6 竹纤维增强可降解塑料复合材料的硬度*
样品编号
空白样
1
2
3
4
5
6
7
8
硬度/度
94
95
95
97
96
97
98
98
99
* 执行标准GB 531—1998

图8 复合材料硬度随竹纤维含量的变化曲线

表6为竹纤维增强可降解塑料复合材料的硬度，可以看出，纯的完全可降解塑料板的硬度最低，只有94度；掺入竹纤维后复合材料板的最高硬度达到99。并且从图8发现随着竹纤维掺入量的增加，复合材料的硬度呈现出直线上升的趋势。所以，实验表明，竹纤维增强可降解塑料复合材料的硬度是随着竹纤维百分含量的增加而上升的。
拉伸、弯曲、冲击和硬度试验数据显示，竹纤维填充量[15]与竹纤维增强可降解塑料复