微原纤复合材料（MFCs）是一类有趣的聚合物-聚合物复合材料。MFC概念的优点在于原位形成微纤维，通过该微纤维可以实现增强体在基质中的完美均匀分布。其潜在的优异机械性能在很大程度上取决于原纤维的长径比，而长径比是通过三步生产工艺开发的：熔融共混，原纤化和各向同性。在熔融共混过程中，聚合物会经历不同的形态变化，例如液滴的破裂和聚结，这在定义微观结构方面起着至关重要的作用。在处理过程中，各种参数可能会影响MFC的形态，必须加以考虑。除了加工参数外，复合材料的微观结构还取决于共混物的组成比和组分的粘度，以及微纤维的分散和分布。

近日，比利时根特大学Kim Ragaert综述加工参数对MFC结构发展的影响以及对最终复合材料性能的耦合影响。

文章要点

1）作者首先总结了聚合物共混物的组成，粘度和弹性比，这些特性会强烈影响微原纤结构的发展。并指出增强物的变形，聚结和可拉伸性取决于聚合物共混物的粘度比。起始混合物的低粘度比将促进分散组分的变形并导致高纵横比的原纤维。

2）聚合物熔体的熔融共混和物理性能，以及机筒温度，螺杆速度和模头几何形状等加工设置，都会影响分散组分的尺寸和形状。在拉伸步骤中，拉伸比被突出显示为最重要的部分，不一定意味着越高越好。大量研究表明，在后加工过程中，以高拉伸比拉伸的原纤维在高剪切速率下往往会破裂，这将导致较差的机械性能。除了原纤维的长径比，微纤维的取向也被指示为重要参数。

3）作者讨论了与MFC生产的各向同性有关的各种参数。阐述了加工温度和剪切速率这两个主要参数对相和晶体形态的影响。微纤维在高温下趋于松弛，因此，在过程结束时通过控制温度保持原始的微原纤维结构非常重要。需要指出的是，由于加热受到更严格的控制，压缩成型更适合于熔融温度窄的聚合物。注射成型过程中出现的剪切应力可能会影响原纤维的取向，因为它们会破裂并失去其取向。此外，在MFC中使用少量的相容剂可显着降低界面张力并防止增强剂聚结，从而导致小颗粒及其在基体中的均匀分散和分布。

4）作者最后对于MFCs领域提出了个人见解，包括：1）热重和动态力学研究为理解热行为提供了重要的一步；2）需要更多的关注共混物的粘度和弹性比的影响以及微纤维或纳米纤维的柔韧性对MFC形态发展的影响；3）进一步的发展可以基于由可生物降解的聚合物。

Maja Kuzmanović, et al, Relationship between the Processing, Structure,  and Properties of Microfibrillar Composites, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202003938

https://doi.org/10.1002/adma.202003938