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竹纖維復(fù)合材料應(yīng)用前景廣闊【長盛新材料科技】
研究開發(fā)資源環(huán)境友好型綠色航空、綠色車輛和綠色建筑等已成為**先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的共識(shí),開展竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)基礎(chǔ)研究,實(shí)現(xiàn)竹纖維力學(xué)高性能化,對(duì)于推動(dòng)我國在這些領(lǐng)域的領(lǐng)先發(fā)展,形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),為減少塑料和化學(xué)纖維的使用具有重要意義。?
研究開發(fā)資源環(huán)境友好型綠色航空、綠色車輛和綠色建筑等已成為**先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的共識(shí),開展竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)基礎(chǔ)研究,實(shí)現(xiàn)竹纖維力學(xué)高性能化,對(duì)于推動(dòng)我國在這些領(lǐng)域的領(lǐng)先發(fā)展,形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),為減少塑料和化學(xué)纖維的使用具有重要意義。
什么是竹纖維
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什么是竹纖維
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竹纖維是繼棉、麻、絲、毛之后的世界第五大天然植物纖維,竹纖維也稱竹原纖維,有別于化學(xué)竹粘膠纖維(竹漿纖維、竹炭纖維),是從竹子莖部取得的木質(zhì)纖維,采用機(jī)械物理分絲、化學(xué)或生物脫膠、開松梳理相結(jié)合的方法直接從竹材分離制取的天然纖維。美國、加拿大、日本、歐洲等許多國家已經(jīng)明確只有竹原纖維產(chǎn)品才可標(biāo)名為竹纖維。
竹纖維材料具有如下特點(diǎn): 強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、韌性好,抗菌、抗紫外線性能突出,原料來源廣、可再生,生產(chǎn)操作安全、低污染、低能耗,應(yīng)用領(lǐng)域廣(紡織、復(fù)合材料等),使用后可自然降解,綠色、環(huán)保。
目前**相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠家對(duì)竹原纖維的品名、分類尚未統(tǒng)一,一般以產(chǎn)品粗細(xì)長短指標(biāo)可分為:粗竹原纖維(長、短)、可紡竹原纖維(棉型、麻型),按照產(chǎn)品用途可分為:紡織用竹原纖維(紡紗、非織造)、復(fù)合用竹原纖維(復(fù)合材料、建筑材料)。
植物纖維的種類
常用的植物纖維主要有麻纖維(包括劍麻纖維、黃麻纖維、苧麻纖維和亞麻纖維等)、竹纖維、纖維素木纖維等。
用植物纖維作增強(qiáng)體制得的復(fù)合材料具有可降解、可回收、可再生的特點(diǎn),屬于綠色復(fù)合材料的范疇。
植物纖維組分組成
植物纖維由獨(dú)特的有機(jī)化學(xué)組分組成,主要包括纖維素、木質(zhì)素、半纖維素、果膠、蠟質(zhì)等高分子成分。
竹纖維的構(gòu)造
竹纖維在竹稈中縱向排列,細(xì)長堅(jiān)韌,含量10%~50%;竹材自外而內(nèi)纖維含量減少,因此,竹材的順紋抗拉、抗壓強(qiáng)度大,彈性好,但易劈裂。
竹材中纖維的含量、長度、寬度以及纖維細(xì)胞腔的直徑和壁厚等的變化,與竹稈部位和竹種有密切的關(guān)系。不同竹種的橫切面上,纖維組織所占面積的比例是不同的,同一竹種的竹材,自竹稈基部至梢部,單位面積上纖維的含量逐步提高。
竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)
1. 綠色環(huán)保 竹纖維是一種綠色材料,可回收再利用,對(duì)環(huán)境影響小,生產(chǎn)成本低。竹纖維是一種天然的、可循環(huán)再生的資源。
2. 輕質(zhì)高強(qiáng) 竹纖維比重輕,可制成輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。玻璃纖維的密度為2.6g/cm3,而竹纖維的密度為0.5~0.9g/cm3。使用竹纖維復(fù)合材料對(duì)實(shí)現(xiàn)車輛輕量化有實(shí)際意義。
3. 降低復(fù)合材料成本 玻璃纖維的價(jià)格平均為1.98美元/kg,而竹纖維為0.84~1.42美元/kg。
4. 良好的抗控性能 在汽車交通應(yīng)用中,與玻璃纖維增強(qiáng)塑料比,竹纖維復(fù)合材料模壓件不會(huì)產(chǎn)生銳利碎片,因而更加安全;同時(shí)也不像玻璃纖維會(huì)引起皮膚及呼吸道過敏反應(yīng)。竹纖維在汽車模壓內(nèi)飾件中應(yīng)用增長的原因,在于它可提供更加環(huán)保以及耐沖擊韌性更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)件。
5. 隔音性能良好
6. 可回收性強(qiáng)
竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用研究
目前,竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料研究主要應(yīng)用于非承力、次承力結(jié)構(gòu)制品。
1. 飛機(jī)內(nèi)飾結(jié)構(gòu):隔板、行李架、地板、天花板;
2. 汽車內(nèi)飾/外部結(jié)構(gòu):
車門內(nèi)飾板、行李盤和客廂飾板、座椅、地毯、內(nèi)襯、底部護(hù)板、前保險(xiǎn)杠等
3. 軌道交通內(nèi)飾結(jié)構(gòu):內(nèi)壁板、內(nèi)飾板等
4. 建筑內(nèi)飾結(jié)構(gòu):噴涂材料、人造板等
5. 包裝運(yùn)輸:集裝箱底板、集裝箱內(nèi)襯板、鐵路平車底板、托板等
6. 露天公共設(shè)施:陽臺(tái)、柵欄、桌椅、花盆、容器等
7. 電子電器產(chǎn)品:計(jì)算機(jī)外殼,電器耗材等
8. 體育用品:滑雪板、高爾夫球桿等
竹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料目前存在的問題
1. 原材料供應(yīng)鏈有待拓展
2. 制備成本過高
3. 纖維與樹脂的匹配性能較差
4. 物理機(jī)械性能有待提高
5. 應(yīng)用有待開發(fā)等問題竹纖維復(fù)合材料發(fā)展方向
1. 拓展上下游供應(yīng)鏈
開發(fā)新型的生物樹脂基體和纖維增強(qiáng)體:一是在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上繼續(xù)提高竹纖維原材料的性能,逐步向高端應(yīng)用的復(fù)合材料方向發(fā)展;二是充分利用竹資源,利用不與糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物競爭的資源優(yōu)勢(shì)。
2. 開發(fā)新型高效低成本的復(fù)合工藝和成型制造技術(shù)
在現(xiàn)有擠出、模壓等工藝基礎(chǔ)上,擴(kuò)展到高性能復(fù)合材料的一些高度數(shù)字化和自動(dòng)化成型制造工藝,如樹脂傳遞模塑、自動(dòng)鋪絲/自動(dòng)鋪帶、大型制件的非熱壓罐成型、雙真空袋成型等,提高工效、降低成本,實(shí)現(xiàn)竹纖維復(fù)合材料大尺寸的制件成型。
3. 擴(kuò)大應(yīng)用范圍
提高竹纖維復(fù)合材料的性能和質(zhì)量,降低成本,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多規(guī)格化和多功能化,推動(dòng)竹纖維復(fù)合材料高端應(yīng)用發(fā)展。
文章來源:竹纖維產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
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