综述菠萝叶纤维剑麻纤维及其生物复合材料毕业论文外文翻译.doc
毕业设计（论文）外文翻译毕业设计（论文）题目： 酸催化缩合聚合法制备PS/PF复合材料及降解性能研究 外文翻译（一）题目：A Review on Pineapple Leaf Fibers, Sisal Fibers and Their Biocomposites 综述菠萝叶纤维，剑麻纤维及其生物复合材料 外文翻译（二）题目：Dynamic mechanical analysis of banana fiber reinforced polyester composites 香蕉强化聚酯复合材料的动态力学分析 外文翻译（一）综述菠萝叶纤维，剑麻纤维及其生物复合材料 作者：Supriya Mi shra ,Amar K. Mohan ty,La wrence T. Drza l,Manjusr i Mi sra,Georg Hinri chsen.来源：Macromol. Mater. Eng. 2004, 289,955 9741简介当今对聚合物的科技领域的研究已经集中在发展中的塑胶，纸张，粘着剂，织物纤维，复合物，混合物及其他许多来自可持续发展资源的工业品。大多数为可再生农业污染和木质纤维材料。新一代的既经济又环保的材料和复合物正在被考虑应用到汽车行业，建筑，家具以及包装业。随着越来越强的环境保护意识，新规则和遍及全球的生物生产经济的调节正在挑战相关产业，学术环境，政府和农业。在过去的几年之间，天然化合物纤维有了一个戏剧性般的增长。天然纤维的最新进展，遗传工程及复合物科学为来自可再生资源的改良材料提供了意义重大的机会并且为全球可持续发展提供了强大的支持1,2。 使用了纤维素，木材，麻纤维，洋麻,大麻纤维，椰皮纤维，波罗麻，凤梨纤维等等的天然纤维材料的复合物的潜能，比如能加强纤维们的热塑性并且热塑性塑料树脂由于去自身的极好的特殊性能引起了世界各地的科学家极大的注意。一些调查者3-9已经为天然纤维素复合物的多元应用整理并统计了它的性能。聚合复合材料已经被发展成使用为长短纤维，碎片，薄片，线状，木浆纤维和木粉等等。Mohanty和Misra10已经再一次审查了黄麻热固性材料，热成塑性体和橡胶复合物同时Bledzki和Gassan再一次审查了聚合物加强细胞膜质纤维素11的性能。最近，菠萝麻纤维素及其复合物已被Lietal12再一次审阅。通过嵌入天然强化纤维列如亚麻，大麻，苎麻，黄麻等等到来自细胞膜质，淀粉，乳酸等等的生物聚合物母体材质的衍生物中。被称为生物复合材料的新强化纤维材料已被制造出来且待改良13-20。包含了天然纤维素和生物降解材质生物复合材料已在建筑材料应用方面获得专利21。那些材料包含天然天然纤维包含例如亚麻，大麻，苎麻，菠萝麻或黄麻，例如细胞膜质二醋酸盐的生物分解母体，或者某个淀粉衍生物。Mohantyetal22-23等人已经报告了各种表面修饰对黄麻复合纤维性能的影响。Avella 和dellErba24在报告中指出木质秸秆纤维素渐渐地让人们对这些复合物期望良好的机械性能。来自黄麻的生物复合材料和合成生物可降解塑料以及聚酯酰胺也同样被报告了25。一种三角测量法高效的生物纤维表面处理，基本改良，以及选择加工技术已被锁定26-36在设计生物复合材料更优良的物理力学性能中。提供廉价的天然木质纤维素，列如在热带国家的菠萝叶纤维和剑麻为探索利用廉价的生物合成降解材料复合物的多元应用的肯能性提供了一个独一无二的机会。使用这些强化纤维聚合复合材料的优点列举如下：低密度，低成本，天然无摩擦，高填补性能，低能耗，高性能，生物降解性，和以新一代的农村/农业为基础的经济。这些天然纤维的结构和性能取决于几个因素，如年龄，来源，微纤维，直线度，直径和化学成分。由于该纤维的截面太小且不能直接应用在工程应用中，他们被嵌入在基质材料中从而形成纤维复合材料。矩阵作为粘结剂将纤维素们结合在一起并转移负荷给纤维素们。为了发展和促进这些天然纤维及其复合材料，有必要了解他们的物理-力学性能。关于这些天然纤维结构和性能的一些报告已发表，但在这一领域大量的研究仍然需要。天然纤维素的主要成分是纤维素，半纤维素，木质素。纤维素高分子的基础单元是葡萄糖酐，其中包含三个羟基。这些羟基在高分子内形成氢键同时在其他纤维素高分子间也形成羟基。因此，菠萝叶纤维和剑麻，像所有植物纤维一样是亲水性的且他们的含水量达到11%。37这些纤维可以作为有效的增强聚合物，橡胶，石膏，水泥矩阵。然而，菠萝叶纤维/剑麻纤维增强复合材料通常有不良的界面和抗湿性能。复合材料的性能取决于这些的个别成分和界面的粘附性。纤维和基质之间的粘附是通过纤维表面两端进入基质这种机械固定而获得的。未经处理的纤维润湿性差，聚合物基体和纤维素之间不充分的粘附导致其随着时间而剥离38-40。如果纤维没有有效的润湿，导致内部压力的强附着力是不可能存在的41，孔隙度和环境恶化42,43。因此，改性纤维是目前一个关键的研究领域从而获得最佳纤维性能。加固纤维的性能可以通过一些化学物理方法修改且追踪到不同的方式和程度。2.天然纤维的可用性，组成，结构与性能天然纤维的来源，起源，性质，以及不同的物理和化学组成已被审查44,45。天然纤维是在起源的基础上细分的，来自植物，动物或矿物。一般来说，植物或植物纤维被用来增强塑料。植物纤维可包括：剑麻叶，菠萝叶纤维，和剑麻；韧皮纤维亚麻，苎麻，红麻/大麻，黄麻和棉花；种子；果：椰子壳，气候条件，年龄和消化过程不仅影响纤维结构也影响化学组成。部分天然纤维是纤维素，半纤维素，木质素，果胶，蜡，和水溶性物质，纤维素半纤维素和木质素的基本组成部分，是关于纤维的物理特性。化学组成和结构参数的应用和剑麻是代表表1表2包括重要特征的纤维。单纤维的植物为基础的天然纤维组成的几个细胞。这些细胞形成了结晶过程微纤维的纤维素，这是连接到一个完整的层，由无定形的木素和半纤维素。例如多层纤维素木质素/半纤维素在一个主要和三个次要细胞壁粘在一起形成一个复合层。这些细胞壁有不同的组成（纤维素和木质素/半纤维素之间的比例）。表格1菠萝叶纤维和剑麻的化学组成和结构参数。菠萝叶纤维剑麻纤维素/重量-%70-8267-78木质素/重量-%5-128-12半纤维素/重量-%-10-14.2果胶/重量-%-10脂肪油/度数-2微小纤维状螺旋角1420含水率/重量-%11.811表格2 菠萝叶纤维和剑麻的物理和力学性能。属性菠萝叶纤维剑麻密度1.441.45直径/毫米20-8050-200抗拉强度/兆帕413-1627468-640杨氏模量/千兆34.5-82.519.4-22.0断裂延伸率/ %1.63-7（螺旋角）的纤维素微纤丝。这些结构参数的特征值从一个天然纤维到另一个以及物理化学纤维治疗。螺旋角的纤维和纤维素含量一般能确定以纤维素为基础的天然纤维力学性能。例如，模型开发商Hearle46认为这些结构参数能计算纤维素的杨氏模量。模型的基本思想已被Hearle和Sparrow46描述。模型已被Mukherjee和satyanarayana47应用到各种天然纤维中。参考文献1 R.P.Wool,CHEMTECH1999, 29, 44.2 A.K.Mohanty,M.Misra,G.Hinrichsen,Macromol.Mater.Eng.2000 276/277,1.3 3a Indian 28281 (1926), invs.:S.S.Bhatnaggar, G. A. R.Khan, L. C. Virman; 3b Indian 28427 (1926), invs.: S. S.Bhatnaggar, G. A. R. Khan, L. C. Virman.4 P. K. Pal, Plast. Rubber Process. Appl. 1984, 3,4.5 A. R. Philip, Reinf. Plast. (London) 1964, 306.6 A. R. Philip, Eng. Mater. 1965, 8, 475.7 A.K.Mohanty,M.Misra, L. T. Drazal, The Influence of Surface Modifications on Performance of Short HenequenFiber Polypropylene Composite, in:SAMPE, Advanced Composite Technology for 21st Century Transportation,Midwest Advanced Materials and Processing Conference Proceedings , Dearborn, Michigan, Sept. 12 14, 2000,pp. 299 310.8 S. Sahoo, M. Misra, D. Pati, S. K. Nayak, A. K. Mohanty,Effects of Different Types of Chemical Modifications ofJute on Performance of Polyester Resin Based Composites:A Comparative Study, in:National Seminar on Polymer Research in Academy, Industry and R & D Organization,Calcutta, India, June 26 27, 1998.9 J. Rout, M. Misra, A. K. Mohanty, S. K. Nayak, Studies on Aqueous Co-Polymerization of MMA onto Chemically Modified Coir Fiber and its Effect on Mechanical Performance of Fiber, in: National Seminar on Polymer Research in Academy, Industry and R & D Organization, Calcutta, India, June 26 27, 1998.10 A. K. Mohanty, M. Misra, Polym. Plast. Technol. Eng. 1995, 34, 729.11 A. K. Bledzki, J. Gassan, Prog. Polym. Sci. 1999, 24, 221.12 Y. Li, Y.-W. Mai, L. Ye, Compos. Sci. Technol.2000, 60, 2037.13 Z. A. Rogovin, L. S. Galbraykh, Chemical Conversions and Modification of Cellulose, Khimiya Publ., Moscow 1979, p. 205.14 S. Goa, Y. Zeng, J. Appl. Polym. Sci. 1993, 47, 2065.15 A. K. Bledzki, S. Reihmane, J. Gassan, J. Appl. Polym. Sci. 1996, 59, 1329.16 R. Karnani, M. Krishnan, R. Narayan, Polym. Eng. Sci. 1997, 37, 476.17 A. S. Herrmann, H. Hanselka, J. Nickel, U. Riedel,Biodegradable Fiber Reinforced Plastics Based upon Renewable Resources, in:TECNITEX , Torino-Lingotto, Nov. 1996.18 H. Hanselka, A. S. Herrmann, BioVerbund: Biologisch Abbaubare Konstruktionswerkstoffe auf der Basis Nachwachsender Rohstoffe, in: Techtextil Symposium 94 , Frankfurt, Germany, June 1994.19A.S.Herrmann,H.Hanselka,”Biologisch Abbaubare KonstruktionswerkstoffeAuf der Basis Nachwachsender Rohstoffe”,in:26 Int.AVK-Tagung,Sept.1994.20 M. Misra, A. K. Mohanty, L. T. Drzal, Environmentally-Friendly Biocomposites from Jute and Biopolymer, in:SAMPE, Advanced Composite Technology for 21st Century Transportation, Midwest Advanced Materials and Proces-sing Conference Proceedings , Dearborn, Michigan, Sept. 12 14, 2000, pp. 299 310.21 21a Eur. Pat. Appl. EP 687711 (Cl. C08L97/02) (1995), invs.: A. S. Herrmann, H. Hanselka, G. Niederstadt; 21b DE Appl. 4420817 (1994), invs.: A. S. Herrmann, H. Hanselka, G. Niederstadt.22 A. K. Mohanty, M. A. Khan, S. Sahoo, G. Hinrichsen, J. Mater. Sci. 2000, 35, 2589.23 A. K. Mohanty, M. A. Khan, G. Hinrichsen, Compos. Sci. Technol. 2000, 60, 1115.24 M. Avella, R. dellErba, Proceeding of the 9 th International Conference on Composite Materials , Vol. II, Madrid, Spain, July 1993, p. 864.25 A. K. Mohanty, M. A. Khan, G. Hinrichsen, Composites Part A 2000, 31, 143.26 A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Bio-Composites from Engineered Natural Fibers and Powder Polypropyl-ene: Evaluation of Fiber-Matrix Adhesion and Physico-Mechanical Properties, in:Proceedings of the American Society for Composites, Technical Conference 16th 2001,pp. 664 675.27 A. K. Mohanty, D. Hokens, M. Misra, L. T. Drzal, Bio-Composites from Bio-Fibers and Biodegradable Polymers, in: Proceedings of the American Society for Composites, technicial conference 16th, 2001,pp. 652-663.28 A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal,Polym. Mater. Sci.Eng. 2002, 86, 341.29 D. Hokens, A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Polym. Prep. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) 2002, 43, 48230 A. K. Mohanty, L. T. Drzal, A. Wibowo, M. Misra, Polym. Prep. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) 2002, 43, 336.31 A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Compos. Interfaces 2001, 8, 313.32 L. K. Belcher, L. T. Drzal, M. Misra, A. K. Mohanty, Polym. Prep. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) 2001, 42, 73.33 D. Hokens, A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Polym. Prep. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) 2001, 42, 71.34 L. T. Drzal, A. K. Mohanty, M. Misra, Environmentally Benign Powder Impregnation Processing and Role of Novel Water Based Coupling Agents in Natural Fiber-Reinforced Thermoplastic Composites, in: 222nd ACS NationalMeeting, Chicago, IL, August 26 30, 2001.35 A. K. Mohanty, L. T. Drzal, D. Hokens, M. Misra, Polym. Mater. Sci. Eng.2001, 85, 594.36 A. K. Mohanty, M. Misra, L. T. Drzal, Surface Modification of Natural Fibers to Improve Adhesion as Reinforce-ments for Thermoset Composites, in: Proceedings of them24 th Annual Meeting of the Adhesion Society, 2001,pp. 418 420.37 A. K. Bledzki, S. Reihmane, J. Gassan, J. Appl. Polym. Sci. 1996, 59, 1329.38 P. Zadorecki, P. Flodin, J. Appl. Polym. Sci. 1986, 31, 1699.39 A. K. Bledzki, J. Gassan, Angew. Makromol. Chem. 1996, 236, 129.40 E. T. N. Bisanda, M. P. Ansell, J. Mater. Sci.1992, 27, 1690.41 E. T. N. Bisanda, M. P. Ansell, J. Mater. Sci.1992, 27, 1699.42 L. Hua, P. Flodin, T. Ronnhult, Polym. Compos. 1987, 8, 203.43 S. K. Pal, D. Mukhopadhyay, S. K. Sanyal, R. N. Mukherjee,J. Appl. Polym. Sci. 1988, 35, 973.44 J. N. McGovern, Fibers and Vegetable, in:Encyclopedia of Polymer Science and Engineering , Vol. 7, John Wiley & Sons, New York 1987, p. 17.45 S. K. Batra, Other Long Vegetable Fibers in: Handbook of Fiber Chemistry,2 nd edition, M. Lewin, E. M. Pearce, Eds., Marcel Dekker, New York 1998, p. 505.46 J. W. S. Hearle, J. T. Sparrow, J. Appl. Polym. Sci. 1979, 24, 1857.47 P. S. Mukherjee, K. G. Satyanarayana, J. Mater. Sci. 1986, 21, 51.48 Use of Unconventional Fibers for the Manufacture ofFabrics, Terminal Report of the UNDP Assisted Project, 1991.49 Fiber Industry , Khadi and Village Industries Commission, Bombay.50 M. K. Sinha, Agric. Waste1982, 4, 461.51 A. C. Chakravarty, M. K. Sinha, S. K. Ghosh, B. K. Das,Indian Text. J. 1978, 88, 95.52 S. K. Ghosh, M. K. Sinha, S. K. Dey, S. K. Bhadhuri, Text.Trends 1982, 24, no.10, 49.外文翻译（二）香蕉强化聚酯复合材料的动态力学分析 作者：Laly A. Pothan ,Zachariah Oommen ,Sabu Thomas.来源: Composites Science and Technology 63 (2003) 283293摘要:动态力学对香蕉纤维聚酯复合材料的分析被讨论出来了，特别提到负荷，频率和温度的影响。系统内在特性的成分，形态和接面之间的性质段确定复合材料的动态力学性能。在较低温度下（在透明地区），当温度达到T值以上时E值到达了最大值，复合物具有40%填充纤维时E值达到最大，这表明香蕉纤维聚酯基质在较高的温度下增强作用明显。纤维团被认为降低了损耗模量和阻尼峰。阻尼峰的高度取决于纤维含量。当纤维含量的40%被使用时，在tan上出现一个额外的峰值，指出由于聚合物层固化而出现的微机械过渡是显而易见的。固化转变温度与阻尼峰值将纤维含量降低到了30%。当纤维含量较高时T值也有所增加。为了理解复合样品的相行为，研究者制作了对cole-cole的分析。主曲线是在时间温度叠加原理的基础上制作的，实现了长期影响的预测。复合材料的表观活化能的弛豫过程也被进行了分析。当纤维含量为40%时其值到达了最大值。1.简介从可再生资源中制造高性能工程材料是来自全球各地的研究者一个雄心勃勃的目标。可再生原材料的生态效益明确：他们节省宝贵的资源，无害环境且不会引起健康问题。天然纤维已作为简单的填充材料在汽车零部件建立了跟踪记录。天然纤维如剑麻，黄麻，椰壳纤维，棕榈纤维都被证明是很好的增强热固性和热塑性的材料1-4。我们以前的研究已证明在聚合母体中香蕉纤维是一种有效的增强剂5。动态力学试验方法已被广泛用于调查高分子材料的结构和粘弹性行为，确定其不同应用程序相应的刚度和阻尼特性。当确定了一系列的温度和频率时高分子材料的动态性能有较大的实用意义。固有阻尼的成分决定了复合材料阻尼性能。这可以表示为6: tan c=Vftanf+(1-Vf)Tanm (1)当tan c, tanf和Tanm分别地是有阻尼值的复合材料，纤维和聚合物时,那么Vf和Vm分别是纤维体积分数和母体。在过渡区，分子链开始移动，冻结部分将其多余的热量消散掉。一段完全冻结或是自由移动的部分能产生一个低阻尼值。混合物的尺寸用于预测复合材料的机械性能，可用于分析复合材料的阻尼性能并且根据尼尔森定律7，复合材料的阻尼，是由母体根据其相对含量给定的。tan c= Tanm(1-f) (2) 当Tanm是母体阻尼值，且f是填充体积分数。在Tg温度周围，填料微粒不变形且阻尼纯粹是由于聚合物的性质。但是，填料与聚合物层具体的相互作用，将创建一个填料和聚合物的层固定。在这样的情况之下式（2）可以改写为tan c= Tanm （3）关于纤维复合材料工作的动态力学性能所做的工作的主要是针对双目标。1.通过传入纤维研究母体的化学或物理改性。2.研究每一个阶段的行为性能。Gassan和Bledzki8对黄麻纤维环氧复合材料进行的动态力学分析观察到黄麻纤维环氧树脂的改进动态模量。Finegan和Gibson9在对增强聚合物复合材料的阻尼的调查中建议分析不同纤维母体组合。Saha等人10做了黄麻-聚酯复合材料样品的阻尼改性和化学改性的比较研究。Velea等人11调查了治疗条件和接触各种化学品对几种乙烯基酯和含不饱和聚酯树脂玻璃纤维的动态力学性能的影响。这些材料被发现当暴露于芳香族溶剂时粘弹性性质发生改变。Amash和Zugenmaier12报道了有效性纤维素在聚丙烯纤维素复合材料改善刚度和减少阻尼的有效性。Obataya等人13分析了木材储存模量和损耗模量的吸附水的影响因素。吸附水被发现其值增加了高达8%而之后又降低了8%。在水中溶解。通过塑化母体分子发现水溶液能减少其模量值。托马斯和同事在这个实验室就各种聚合物复合材料及其共混物的粘弹行为开展广泛的研究工作14-18。在目前我们交流的关于影响香蕉纤维的粘弹特性的报告中。纤维的含量，频率和温度对粘弹特性的影响已被报告。Tg的高度作为一个衡量的界面相互作用，纤维含量对Tg值的影响也已被报告。Tg是损耗模量曲线的峰值，通常解释为在低频率期间动态力学试验所获得的。不同样品的Tg值和转变已通过损耗模量曲线得出有更深入的纤维/基体的附着力。夹层对微机械过渡的影响也已被报告。2. 实验部分2.1物料香蕉纤维是从手工艺品等中获得的。不饱和间苯二甲酸聚酯HSR8131则是从胶木中获得的。过氧化甲乙酮和环烷酸钴是从获得沙伦工程中获得的，。详细资料见表1。表格1.香蕉纤维的力学性能样品编号纤维直径（mm）杨氏模量(GPa)标准差×杨氏模量(GPa)拉伸强度（MPa）%15032.7038.1907792.7210030.4634.6897112.4315029.7488.5617733.5420027.6987.0837893.3525029.9044.0597663.22.2 复合材料的制备香蕉纤维能被手整齐地分开，如果附着髓的话，将会被拆除，然后纤维被切断成统一尺寸为30毫米的长度。纤维均匀排列在大小为150×150×3mm3的模具中然后被压成垫。复合板由浸渍纤维与聚酯树脂制备，在0.9L的环烷酸钴中加入1%的过氧化甲乙酮，气泡需要被小心的用辊拨离。模具必须在封闭的高压下保存12小时；样本在室温下固化12小时，然后取出模具。脱模后样本在为期24小时的室温下保存，样品被切成尺寸为100×15×3 mm3的大小。实验室复合材料动态力学性能采用动态热机械分析仪进行评价。本实验是在拉伸模式在频率0.1，1和10赫兹。样品尺寸为2×3平方厘米，衡量样本长度1.5厘米。试验温度范围从20到160，加热速率为2度/分钟。不同纤维聚合物负荷扫描通过电子显微镜（扫描电镜）日本电子模型JSM-35和剑桥250MK3立体扫描来进行检查。参考文献1 Joseph K, Thomas S, Pavithran C. 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