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天然竹纤维复合材料的技术和市场开发

随着现代高新技术的发展,材料技术已与信息技术、能源技术并列为三大支柱,而高新技术对于新材料的依赖也变得越来越突出。作为材料科学的一个重要分支,纤维增强复合材料以其优异的性能取得了飞速发展,并已广泛应用于航天、航空、交通运输、化工、建材、体育运动及医疗卫生等各个领域。随着高性能树脂的应用及高性能天然竹纤维的深入开发,更是给纤维增强复合材料的发展注入了新的活力。天然竹纤维复合材料的生产与玻璃纤维等化学纤维复合材料的生产相比,大大减少了环境污染,有利于环境保护和生态平衡。


天然竹纤维复合材料的技术开发


当前复合材料行业产品应用上存在变形、开裂等质量问题以及用途的局限性,在植物纤维与热塑性塑料进行生产复合材料过程中,主要涉及两大难题:一是作为增强材料的植物纤维在基体中充分分散困难,二是植物纤维与基体界面清晰,载荷传递性差。这是由于天然植物纤维含有大量的极性羟基和酚羟基官能团,其表面表现出很强的化学极性。由于其极性的存在,无论基体材料以液态还是干态粉与之搅拌混合植物纤维均不可避免地出现聚结成团现象。亦即,让植物纤维在基体中均匀分布是大难题。另外,由于植物纤维极性的存在,在与非极性的热塑性塑料结合时其界面相容性差,两相界面清晰,粘结力差。这就极大地削弱了复合材料的力学性能。因此,复合材料的生产技术亟需提升,其中至关重要的是原料加工方法。


    中国发明专利《植物纤维与热塑性塑料复合粒料的生产方法及设备》,介绍了通过控制气流速度和温度以及进料位置,达到植物纤维与热塑性塑料二者的充分分散,均匀粘结的效果,所生产的复合粒料有效克服了植物纤维在基体 中聚结成团的问题,复合材料的力学性能得到有效改善,可用于各种植物纤维与热塑性塑料复合材料成型加工,它奠定了各种植物纤维与热塑性塑料进行生产复合材料产品的基础,为各种植物纤维与热塑性塑料进行生产复合材料产品提供了原料保证。因而,在注塑成型和3D打印技术的不断发展下,天然竹纤维复合材料在众多领域的应用和产品差异化的新选择上都备受关注。


天然竹纤维复合材料的市场开发


最近观察到的市场发展有利于天然竹纤维复合材料,相关调查显示了现有的应用领域和市场增长潜力。天然竹纤维复合材料市场继续增长,在床垫和汽车内饰等成熟市场保持稳定,在最近进入的建筑、家居和包装市场增长强劲,新的参与者提供了创新应用的机会。预计增长最大的是用于家具、玩具和箱包的天然竹纤维复合颗粒,主要用于注塑和3d打印。根据诺瓦研究所的计算,未来10年,欧洲生物复合颗粒的需求量将翻一番。


目前在一些全球会议上重点讨论了汽车工业中的生物复合材料,除汽车领域,生物复合材料主要用于轻型建筑。由此产生的较低的二氧化碳足迹在技术应用和汽车工业中发挥着至关重要的作用。天然竹纤维复合材料主要用于顶棚、后货架、后备箱、后备轮的饰边以及车门的内饰边。天然竹纤维复合材料有一个明确的重点在内部装饰的高价值的门和仪表板,处理或热固性或热塑性基体。


最近开发的生物复合材料,正在寻找低碳足迹的生态轻质材料,比如天然竹纤维。生物复合材料包括竹材或其他天然纤维和(生物)聚合物作为基质。可以提供各种生产方法,包括挤出和注射以及冲压成型或3D打印。大多数生产商仍然使用化石聚合物生产生物复合材料。但与此同时,市场上有很多生物基聚合物可以生产部分或完全的生物基复合材料,这些复合材料可以使用可再生碳,而不是化石碳。有些是生物可降解的特殊用途与生物可降解塑料相结合,生物复合材料适用于农业、园艺以及过滤材料等用途。


生物聚合物在光学上与石油塑料没有区别,与天然竹纤维相结合,它们为食品托盘、过滤材料的生态营销提供了极好的机会。天然竹纤维复合材料在汽车领域应用已经开始,建筑、家居和包装领域也是天然竹纤维生物基聚合物的主要应用方向。

(转自竹纤维产业网)

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