Steam-exploded wheat straw fibers as reinforcing material for polypropylene-based composites Characterization and properties

摘要

Aus Weizenstrohfasern und Polypropylen (iPP) bzw. mit Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polypropylen (iPPMA) wurden Composite hergestellt. Die Weizenstrohfasern wurden vor dem Einmischen in die Polypropylenmatrix einem Dampfexplosionsprozeß unterworfen, der bei Lignocellulosematerialien morphologische und strukturelle Veränderungen bewirkt, die zu einer Verbesserung der Wechselwirkungen mit der thermoplastischen Matrix führen können. Die modifizierte iPPMA-Matrix weist im Vergleich zur iPP-Matrix bessere mechanische Eigenschaften (Zug- und Schlagverhalten) und eine bemerkenswerte Verringerung der Wasseraufnahme, einer der Hauptnachteile von Compositen mit Naturfasern, auf. Die gute Grenzflächenhaftung in den iPPMA-Compositen kann mit den beim Mischen der Fasern mit der Polymerschmelze gebildeten kovalenten Esterbindungen zwischen den Maleinsäureanhydrid-Segmenten und den dampfbehandelten Fasern erklärt werden.%Composites of wheat straw fibers with polypropylene (iPP) and maleic anhydride modified polypropylene (iPPMA) were prepared. Before being mixed with polypropylene matrices, the wheat straw fibers were subjected to a steam explosion process that induces morphological and structural changes in lignocellulosic materials. Such changes are able to enhance the interactions with the thermoplastic matrix. Compared with iPP, the modified matrix (iPPMA) has shown higher mechanical performances (tensile and impact behavior) and a remarkable decrease of water absorption, that is one of the main drawbacks of natural fiber composites. Finally, the presence of covalent bonds between maleic anhydride and steam-exploded (STEX) fibers, by means of an esterification reaction, produced during the melt-mixing process, can explain the resulting good interfacial adhesion found in iPPMA-based composites.