近年来,高新技术的飞速发展,复合材料应用范围越来越广。但随着石油等化石资源的减少和人类的环保意识的增强,新型的可降解环境友好型复合材料已成为大家关注的焦点。天然纤维增强复合材料广泛应用在汽车上,由过去应用在汽车内饰方面渐渐发展应用于汽车外部部件,并且已经开始尝试应用在汽车结构承载件,这就对天然纤维增强复合材料的力学性能如拉伸、弯曲、冲击等要求越来越高。因此,本课题对苎麻增强聚乳酸复合材料的力学相关性能进行研究,为天然纤维增强复合材料在汽车领域应用提供一定的理论支持和参考依据。本课题基于前期研究基础上,以苎麻织物为增强体、聚乳酸为树脂基体,对苎麻织物表面采用碱处理、硅烷偶联剂(KH550)处理、交变处理、等离子体处理等不同方式的改性处理;制备与优化剪切增稠液-苎麻织物复合工艺,并对剪切增稠液-苎麻复合织物进行测试表征;并在平面与厚度方向进行不同角度、不同厚度增强体复合形式设计;优化模压成型工艺制备苎麻增强聚乳酸复合材料;进行基本力学性能测试和抗冲击性能测试。主要得到以下结论:(1)混合制得的剪切增稠液谱图中没有新的特征吸收峰出现,制备的剪切增稠液是一个没有发生化学反应的稳定体系。苎麻织物与剪切增稠液复合后,苎麻纤维被纳米二氧化硅均匀包覆,苎麻织物表面被大量的二氧化硅颗粒附着、填充。随着剪切增稠液浓度增加,剪切增稠-苎麻复合织物增重率、厚度均增加,厚度增加效果不明显,复合织物透气率降低。(2)苎麻织物经过剪切增稠液浸渍处理后,随着浓度增加,复合织物的交织阻力增加,二者之间呈较好的正相关。与原样相比,复合织物断裂强力增大,断裂伸长减小,并且断裂强力随浸渍处理浓度增大而增大。低速拉伸下断裂强力增速缓慢,高速拉伸下增加效果明显。剪切增稠抗快速拉伸变形效果明显,浸渍处理浓度大,填充的二氧化硅颗粒更多,效果更加明显。(3)利用正交试验法,选用L9(34)正交表,采用极差分析法,以力学性能为评价指标,并结合复合材料表面、截面形貌分析,经验证后确定模压工艺参数为模压温度170℃,模压压力为7MPa,模压时间为40min。在模具中添加垫片后,复合材料试样表观得到较高程度的改善。根据复合材料制备要求选择合适厚度不锈钢垫片较为关键。(4)拉伸与弯曲性能方面,不同处理方式统一比较分析,可以得出经过浓度为5wt%碱+5wt%KH550交变处理后制得的复合材料拉伸与弯曲性能最优,并且拉伸断裂方式均为韧性断裂。(5)抗冲击性能方面:对单一因素处理下,碱处理的浓度为5%时;KH550浓度为5%时;压强设定为30Pa,功率设定为120W,等离子体处理时间为4min时,制备的复合材料冲击性能分别最优。多因素交变处理下,当浓度为5wt%碱+5wt%KH550时,复合材料冲击韧性分别提高了54.4KJ.m-2。与单一因素处理苎麻织物相比,交变处理后复合材料冲击韧性提高明显。经过剪切增稠浸渍复合处理后,制得的复合材料冲击韧性较原样有明显提高,并且复合材料的冲击韧性随着剪切增稠液浓度增加呈现先增加后减小的趋势。(6)厚度方向上,随着苎麻织物增强体层数增加,复合材料的冲击韧性逐渐增大;不同铺层角度的复合材料,复合材料的冲击韧性大小顺序为H2>H5>H1>H4>H3。角度30°对复合材料抗冲击性能提高效果较为明显。(7)二维铺层式复合材料吸能机理主要分为三个过程:首先是锤头接触面复合材料以纤维增强体剪切破坏为主,随着摆锤锤头逐层穿透,中间部分纤维增强体主要破坏形式为剪切破坏,次要破坏形式为拉伸断裂,锤头接触背面以纤维增强体的拉伸断裂破坏为主。