硅纳米颗粒改变黄麻纤维增强热塑性复合材料的热力学性能

石油资源的枯竭，以及因塑料产品不可生物降解性而引起的环境问题日益严重，行业已将重点转移到新型替代材料上。生物复合材料的开发正式为迎接这些挑战，它们具有更出色生态友好性：无毒以及可以被生物降解。

热塑性塑料可以作为生物树脂使用，因为与其他生物树脂相比，其生产成本低、可生物降解、可重复使用、可再生，而且产量丰富。黄麻纤维是一种天然纤维，可用来增加热塑性塑料基体的强度，它的成本同样不高，在天然纤维中强度属于上乘。

尽管无机纤维增强热固性复合材料通常用于航空航天工业，但这些复合材料暴露于火焰中会释放有毒气体，增加了救援的难度。

生物复合材料可以减少此类环境风险和对人体的毒性。然而，过往的研究表明，生物复合材料的热稳定性和阻燃性的任何改进，都会伴随着其机械性能的下降，限制了它们更广泛的应用。

例如，使用双层氢氧化物来改善聚丙烯的热稳定性和阻燃性，但对热塑性塑料的机械性能有不利影响。因此，必须同时改善生物复合材料的机械性能、热稳定性和可燃性，才能有效地将其用于实际应用。

然而，黄麻纤维和热塑性塑料阻燃性能都不强，这就需要使用生物基阻燃填料来实现完全生物基的可持续黄麻纤维增强热塑性复合材料。填料必须能够在不影响复合材料的机械性能的情况下提高阻燃性。

硅纳米颗粒（Silica nanoparticle，SNP）是一种无卤阻燃剂，由于其通用性强、表面积大、毒性低、生物相容性好，可作为阻燃剂填料使用。此外，SNP在回收处理后会增加土壤的肥力，从而消除对环境的任何不利影响。