随着可持续发展理念深入人心、环保意识逐渐增强,对可再生资源的利用也越发地受到人们的重视。植物纤维增强高分子基复合材料是近年来兴起的一种利用可再生资源制备的、同时可降解的环境友好型复合材料。由于植物纤维与高分子基体表面差别较大,二者间界面张力较大,相容性较差,因此在制备复合材料前需要对植物纤维进行一定的预处理以改善复合材料界面性能。但对植物纤维的任何表面改性都会引起植物纤维自身结构、组成及性能的改变,导致植物纤维强度的下降。本文在总结前人对植物纤维增强热塑性复合材料表面预处理方法的研究基础上提出不连续预处理方法:一方面,将混杂效应引入植物纤维增强高分子基复合材料中;另一方面,通过该方法可以得到兼顾界面性能与植物纤维强度的过渡段纤维,并将其引入复合材料中,改变传统预处理方法为提高纤维与基体材料间的界面性能而牺牲植物纤维自身强度的现状。本文将不连续预处理工艺与传统的碱处理、乙酰化处理方法相结合来改性剑麻纤维(SF);采用开炼+模压的方法制备剑麻/聚乳酸(PLA)、剑麻/醋酸纤维素(CA)复合材料;系统地研究了预处理前后和加工前后剑麻纤维的成分、形貌、长度、直径及长径比的变化;对比分析了采用不同预处理方法制备的剑麻增强高分子基复合材料的力学性能。一束剑麻纤维在不连续预处理后形成三个部分:处理过部分、未处理部分及二者间的过渡部分。由于在混炼过程中纤维发生断裂,因此形成了三种不同界面性质与不同纤维强度的短纤维:经过表面处理的部分形成了强界面性能短纤维,类似于完全处理纤维填充于复合材料的情况;未处理部分形成了强纤维性能短纤维,相当于完全未处理纤维填充于复合材料的情况;而位于两者之间的过渡段纤维,则形成了组成、结构、形貌乃至性能梯度变化的短纤维,这部分短纤维既与基体材料具备良好的界面性能,又保持了纤维自身性能。在混炼过程中,这三种具有不同界面性能与自身强度的纤维以被切断短纤维的形式均匀地释放到基体树脂当中,实现了高界面性能纤维与高强度纤维均匀分散、混杂填充于基体材料的情况:经过表面改性的剑麻纤维,与基体材料结合力强,可以起到传递、分散、均化载荷的作用;未经过表面改性的纤维则保持了较高的纤维强度,可以承受更大的载荷。通过体式显微分析研究发现:对于不连续碱处理剑麻纤维,当纤维填充率适中时,混炼后复合材料中的纤维长度较长;当纤维填充率相同时,纤维初始长度越长,混炼后长度越长;混炼后纤维的长径比随着纤维填充率的增加都呈现先增长后下降的趋势;但纤维初始长度越长,混炼后纤维长径比越长。横向对比未处理、完全碱处理及不连续碱处理剑麻纤维混炼后纤维直径发现:未处理剑麻混炼后直径最大,不连续处理次之,完全碱处理最小。通过SEM观察复合材料断面发现:完全处理、未处理纤维混炼后形貌在不连续预处理SF增强复合材料中同时存在,说明不连续预处理工艺可以将混杂效应引入植物纤维增强高分子复合材料之中。同时,过渡段纤维在复合材料中的形貌表明其处理过的部分由于发生原纤化而与基体间结合紧密,而未处理的部分则保持了纤维原有尺寸与性能。实验数据表明:与未处理、完全处理纤维增强复合材料及基体树脂纯料相比,采用不连续处理的纤维增强复合材料力学性能均有提高。以初始长度2cm的不连续碱处理SF/PLA复合材料为例,当纤维填充率为30%时:拉伸强度达到55.514Mpa,分别高于相同情况下未处理、完全处理复合材料28.85%和78.73%;冲击强度达到12.77KJ/m2,分别高于相同情况下未处理、完全处理复合材料15.79%和25.84%。对于不连续碱处理SF/PLA复合材料的弯曲性能,当纤维长径比为10-12时,弯曲强度达到最大值,并随着填充纤维长度的增加而增加。初始长度3cm的不连续处理SF/PLA复合材料与不连续处理SF/CA复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能同样有所提高。不连续预处理方法是针对植物纤维自身特点提出的一种专门用于植物纤维增强高分子基复合材料的预处理工艺,可以有效地改善植物纤维增强复合材料的综合力学性能。