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玻璃纤维增强陶瓷复合材料的研究进展摘要：陶瓷复合材料是指用玻璃聚合物或可生物降解聚合物作为基体，玻璃纤维作为增强材料的复合材料。概述了用于陶瓷复合材料的可生物降解的聚合物和玻璃纤维的改性研究进展及其模塑成型的陶瓷复合材料的开发应用现状。关键词：玻璃纤维，生物降解聚合物，玻璃聚合物，陶瓷复合材料。玻璃工业的蓬勃发展为人们生产、生活提供了许多性能优良的新型材料。在经济发达国家，玻璃产量早已超过钢铁，且这些材料在各个领域的广泛运用推动了社会的发展。但在人们使用玻璃制品的同时，玻璃废弃物已成为当今主要的环境问题之一。据有关部门统计，目前全球玻璃产量为1亿ｔ，其中30%用于包装，且大多数不具备可降解性。中国每年产玻璃超过600万ｔ。这些玻璃加工成各种制品进入市场后，30%可回收使用，70%用后成为工业和生活垃圾，对地球环境造成严重的危害，且白色污染当前已成为危害环境的世界性公害，严重阻碍了经济和环境的可持续发展。为保护环境，玻璃废弃物的回收再利用及绿色玻璃的研究与开发已成为各国的研究热点。特别在世界很多国家，掀起了一股开发由玻璃纤维增强的陶瓷复合材料的热潮。这种陶瓷复合材料易降解或易生物吸收，与传统复合材料相比具有环境友好和陶瓷优势。根据定义，陶瓷复合材料是指由玻璃纤维增强的、玻璃聚合物基或可生物降解聚合物基的复合材料。目前，市场上已有很多可生物降解的聚合物基体出售，但这些基体不论物理与化学性能多么独特，都因价格高限制了这些材料的广泛使用。本文主要概述用于陶瓷复合材料的可生物降解聚合物和玻璃纤维的改性研究进展及其模塑成型的陶瓷复合材料的开发应用现状。一：可生物降解聚合物基体用于陶瓷复合材料的可生物降解聚合物一般分为三种：生物合成聚合物（Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ），半生物合成聚合物（Ｓｅｍｉ-ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ），化学合成聚合物（Ｃｈｅｍｏ-ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）。1.1生物合成聚合物生物合成聚合物是指利用玻璃资源生产的聚合物。淀粉就是最普通的一种玻璃的多羟基聚合物，在引入适量增塑剂（如水、多元醇等）减弱分子间作用力后，能够参照玻璃的加工方法热塑成型。但淀粉的多羟基结构使其具有极强的亲水性，对湿度十分敏感，低湿环境下脱水脆化，高湿环境下吸水丧失固有的力学性能，同时缺乏稳定的回缩性和一定的弹性。由纤维与淀粉制成的复合材料缺乏足够的界面黏合，不耐冲击，吸水性强，机械性能较差。为了改善纤维与淀粉制成的复合材料的性能，通常将淀粉与其他热塑性聚合物混和使用。最早是淀粉与聚酯混合，其中淀粉含量20%～80%;淀粉还能与聚乙烯醇混合，这种混合物具有热塑性且易加工;淀粉与脂肪族聚酯（特别是聚己内酯ＰＣＬ）混合的研究颇多，目前有些产品已商品化，如Ｎｏ-ｖａｍｏｎｔ公司的Ｍａｔｅｒ-ＢＴＭ的Ｚ系列产品。聚乳酸与淀粉共混尚不成熟，但由于聚乳酸原料成本低、来源广、可再生，且在国际上生产已实现产业化，是最具发展潜力的生物合成类聚合物，业内人士普遍看好其与淀粉共混材料的前景，做了大量的研究性工作。淀粉作为聚合物基体与玻璃纤维增强体一起制成复合材料后，机械性能显著地得到改善。研究结果显示陶瓷复合材料的抗张强度很大程度上取决于纤维的含量。Ｖａｚｑｕｅｓ等人已对聚己内酯淀粉（ＭａｔｅｒＢｉ-Ｚ）为基体的复合材料的性能做了研究，测得复合材料的弹性模量和机械强度分别高达700ＭＰａ和15ＭＰａ，而基体则只有37ＭＰａ和7.3ＭＰａ。淀粉还可通过表面处理改善与合成聚合物之间的相容性。有人建议用己内酯ｎ单体和戍内酯单体处理淀粉，促进聚酯链共价嫁接到淀粉之中。纤维素是另一种玻璃聚合物。纤维素玻璃市面有售已有多年。甲基纤维素（ＭＣ）、羟丙甲基纤维素（ＨＰＭＣ）、羟丙酯纤维素（ＨＰＣ）、羧甲基纤维素（ＣＭＣ）都是化学改性后的纤维素。用这些纤维素的水溶液或水-醇溶液浇铸而成的纤维素薄膜透明，无臭无味，具有中等强度，抗弯，耐油且耐湿耐氧性良好。ＭＣ薄膜防油性优秀。ＨＰＣ热塑性纤维素聚合物，可用注射模塑和拉挤工艺加工。在陶瓷复合材料应用方面，应改善作为基体材料的纤维素玻...