《Polymer》：The toughening mechanism of olefin block copolymers (OBC) elastomers in rice husk fiber reinforced composites
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稻壳纤维增强塑料通过界面改性（PP-g-MAH）和增韧剂（OBC）协同作用提升综合性能，15wt% OBC含量使冲击强度达10.74kJ/m2（+43.2%），实现脆-韧转变。
郭伟|黄耿来|刘连|黄宗斌|邓梦蝶|李伟|赵峰|郭启昌
中国武汉工业大学光超合金国家重点实验室，武汉430070
摘要
在“双碳”政策的推动下，绿色复合材料的发展对汽车行业的可持续发展至关重要。然而，植物纤维与聚丙烯的结合存在界面相容性差和韧性不足等性能缺陷，这严重限制了其工程应用。植物纤维增强塑料复合材料存在韧性不足的问题，而增韧往往会导致强度显著下降。为了改善植物纤维复合材料的综合力学性能，采用聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）的界面改性策略，通过注塑成型制备了不同稻壳纤维含量（10-40wt%）和不同烯烃嵌段共聚物（OBC）含量（5-20wt%）的稻壳纤维增强塑料复合材料（RHFRPs），分析了不同稻壳纤维含量下RHFRPs的性能，随后通过熔融共混将OBC引入RHFRPs中，获得了具有优异综合力学性能的多组分RHFRPs。系统地提出了OBC对RHFRPs的增韧机理。当OBC含量为15wt%时，RHFRPs的冲击韧性达到峰值10.74kJ/m2，比PP/纤维二元共混体系提高了43.2%，实现了从脆性到韧性的转变。研究结果为天然纤维增强塑料复合材料的工艺改性设计提供了理论基础和实践参考。
部分内容摘要
资助信息
广西重大科技项目（AA23062065）
广西重大科技项目（AA23062063）
广西重点研发计划（AB23026112）
湖北省自然科学基金（2024AFD099）
武汉工业大学技术转移荆门中心产业基金项目（WHUTJMZX -2022JJ-07）
湖北省科技创新人才与服务专项（2022EJD012）
材料
稻壳纤维增强塑料复合材料（RHFRPs）由稻壳纤维、聚丙烯和加工助剂组成。PP(HP510M)由中国海洋石油化工有限公司（广州）生产。所使用的稻壳纤维材料来自连云港苏瑞秸秆加工厂（江苏）。马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）和接枝率为1.2%的弹性体烯烃嵌段共聚物（OBC）由Dow公司生产
熔体粘度
图3(a)显示了纤维含量对RHFRPs体系熔体粘度的影响，结果表明，在固定比例下，随着剪切率的增加，RHFRPs的粘度降低。这主要是由于剪切率增加时聚合物分子链之间的相对运动增强，导致分子间相互作用减弱；在高剪切率下，聚合物分子链可能会被拉伸，这种结构变化有助于降低粘度
结论
为了使RHFRPs具有优异的综合性能，本研究制备了含有20wt%稻壳纤维的RHFRPs，并对其进行了改性。通过物理实验、有限元模拟和理论分析，系统研究了共混体系对材料性能的影响，揭示了弹性体OBC对RHFRPs的增韧机制。主要研究结论如下
作者贡献声明
刘连：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、软件使用、方法论设计、实验研究、数据分析、概念构建。黄耿来：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿撰写、实验研究、数据分析、数据整理。邓梦蝶：结果验证、资源协调、项目管理、实验研究、资金筹措。黄宗斌：结果验证、资源协调、实验研究、资金筹措。郭伟：项目监督、资源协调、项目管理、方法论设计。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
