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随着地球资源的日益枯竭和人们环保意识的逐渐增强,用自然界中资源最丰富的天然植物纤维作为复合材料的增强体的潜在优势已经引起各国科学家的高度关注。天然植物纤维品种很多,目前国内外研究主要集中在麻类和稻草、秸秆等农作物的开发和利用领域,而对瓜藤植物如西瓜和南瓜等纤维资源尚缺乏科学的开发利用。
为增加瓜类产品附加值,实现瓜藤生物质材料的环境友好特性,本研究制备了瓜藤植物纤维,测定了瓜藤纤维的力学性能和瓜藤纤维增强环氧树脂基体复合材料的力学性能,这些工作将推动瓜藤类植物纤维在天然复合材料的应用研究和开展。具体研究内容和结论如下:
一、纤维制备及其化学成分测定。借鉴原麻脱胶工艺,采用化学脱胶法制备瓜藤纤维；参照GB5889—86《苎麻化学成分定量分析方法》测定瓜藤纤维化学组分含量。试验结果表明一煮法更适用于瓜藤纤维制备,同时瓜藤中纤维素含量已超过50％,瓜藤纤维具备作为天然复合材料增强体的潜在优势。
二、瓜藤纤维力学性能测定。测定了不同纤维横截面积和加载速度对纤维力学性能的影响。瓜藤纤维的拉伸强度和弹性模量取值范围近似于椰壳纤维和棕叶纤维；与秸秆不同,瓜藤纤维轴向拉伸时表现为初始线性、非线性和线性断裂三个阶段,其中两处线性阶段表现明显。
三、瓜藤纤维增强环氧树脂基体复合材料的力学性能测定。制备了瓜藤纤维单向增强的环氧树脂板,测试了不同纤维体积分数的复合环氧树脂板拉伸性能。瓜藤纤维单向增强复合材料的抗拉强度符合于由混合法则求得的计算值,同时,随着瓜藤纤维体积分数的增加,复合材料的抗拉强度呈递增趋势。