1研究目的及意义
不饱和聚酯（UP）树脂是由二元酸和二元醇经过缩聚反应生成的一种含有不饱和双键的高分子化合物，是目前在我国社会发展过程中较为重要的一种应用型材料。这类高分子化合物的应用在当下有着较为理想的应用时效性，而这些主要得益于其加工塑形效果好、品种多样、物理性质较为稳定、耐腐蚀性和绝缘性好等优点[1]，已被广泛应用于建筑、防腐、交通、家具涂层等领域。
但是,不饱和聚酯（UP）树脂是一种有机高分子材料，模量低、刚性差, 在一定的应力作用下发生弹性变形的程度相对较大。除此以外，耐热性差、耐化学腐蚀性能低、固化时体积收缩率大等缺点使其在生产和使用过程中受到极大的限制。因此,制备出低成本、具有优良性能的不饱和聚酯树脂（UPR）材料是研究的热点之一。
研究表明采用天然纤维增强UPR材料的手段可以有效改善复合材料的性能。由于植物纤维中木纤维具有来源丰富、价格低廉、可再生、可降解、高比性能等优点，将其与聚合物复合改性不仅可以降低材料成本, 而且有望改善材料的韧性等性能。
木塑复合材料在复合过程中,由于木材表面存在大量极性羟基和酚羟基官能团,而使其具有亲水性,而多数热塑性塑料(PVC除外)为非极性,具有疏水性,因此,很难实现其界面的融合。此外,木材羟基形成的分子内氢键作用也使木材纤维在热塑性塑料中易聚集成团,不能均匀分散,因此,对于普通的没加任何助剂填料的木塑复合材料,应力在界面上不能有效地传递,导致其性能下降[2]。所以,要改善木塑复合材料的性能,使其具有优异的物理力学性能,必须解决极性的木质材料表面和非极性的塑料表面的相容性问题[3]。而硅烷偶联剂的极性基团可与木粉[4-8]结合，非极性基团可与UPR基体结合，硅烷作为木粉和UPR之间的桥梁通过化学反应将两者稳固地联合起来，因此复合材料的拉伸和冲击性能都有较大的提升。
硅烷偶联剂结构可表示为Y—R—Si—,其中R为脂肪族碳链—(CH2)n—(n一般为2~3),Y是和有机基体进行反应的有机官能团,典型的如乙烯基、甲基丙烯酞基、环氧基、琉基、氨基等。Y通过R与硅原子结合,因此具有化学稳定性及热稳定性。X是在硅原子上结合的特性基团。当X是易水解的基团,如卤基、烷氧基、甲氧基、乙氧基和乙酸氧基时,称为水解硅烷;当X是过氧化基—O—O—R时,则是过氧化硅烷;当X是含多硫原子基团—S—S—R时,则是多硫化硅烷。
在硅烷偶联剂的作用机理方面,目前已得到广泛证实的理论为化学键理论,即,硅烷偶联剂首先通过空气中的水分等引起水解,进而脱水缩合而成为低聚物,与填料表面的羟基形成氢键。再通过加热干燥发生脱水反应,形成部分共价键而结合到填料表面,有机长链可以与聚合物作用,从而在纤维和聚合物中间形成较强的界面作用力[9]。
2木纤维/UP复合材料改性的研究现状
本文通过使用不同种类的木纤维、制备不同体积分数的复合材料、添加偶联剂及对木纤维表面进行处理等方法来改善木纤维/UP复合材料的拉伸、冲击、力学性能、硬度及耐油性等。
胡忠勤等[10]选择的纤维供体是桦木与回收纸浆,对于这两种纤维的改性采用了硅烷偶联剂、乙醇和蒸馏水三种不同方法,将改性后的纤维与UPR复合成复合材料, 并对其进行性能测试。测试表明：经过硅烷偶联剂处理的材料其冲击强度（IS）随纤维量的增加而先上升后下降，而经过另外两种方法处理的材料的力学性能都随纤维量的增加而减弱。三种处理方式下, 复合材料的拉伸强度（TS）都随纤维量增加呈现先上升后降的趋势, 弯曲性能则都是呈下降趋势。
