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竹纤维复合材料应用前景广阔【长盛新材料科技】

发布日期:
信息摘要:

研究开发资源环境友好型绿色航空、绿色车辆和绿色建筑等已成为国际先进技术领域的共识,开展竹纤维增强复合材料力学基础研究,实现竹纤维力学高性能化,对于推动我国在这些领域的领先发展,形成自主知识产权,为减少塑料和化学纤维的使用具有重要意义。​

研究开发资源环境友好型绿色航空、绿色车辆和绿色建筑等已成为国际先进技术领域的共识,开展竹纤维增强复合材料力学基础研究,实现竹纤维力学高性能化,对于推动我国在这些领域的领先发展,形成自主知识产权,为减少塑料和化学纤维的使用具有重要意义。

什么是竹纤维

    竹纤维是继棉、麻、丝、毛之后的世界第五大天然植物纤维,竹纤维也称竹原纤维,有别于化学竹粘胶纤维(竹浆纤维、竹炭纤维),是从竹子茎部取得的木质纤维,采用机械物理分丝、化学或生物脱胶、开松梳理相结合的方法直接从竹材分离制取的天然纤维。美国、加拿大、日本、欧洲等许多国家已经明确只有竹原纤维产品才可标名为竹纤维。

    竹纤维材料具有如下特点: 强度高、质量轻、韧性好,抗菌、抗紫外线性能突出,原料来源广、可再生,生产操作安全、低污染、低能耗,应用领域广(纺织、复合材料等),使用后可自然降解,绿色、环保。 

    目前国内相关行业标准及生产厂家对竹原纤维的品名、分类尚未统一,一般以产品粗细长短指标可分为:粗竹原纤维(长、短)、可纺竹原纤维(棉型、麻型),按照产品用途可分为:纺织用竹原纤维(纺纱、非织造)、复合用竹原纤维(复合材料、建筑材料)。

微信图片_20210325143930.jpg

植物纤维的种类

    常用的植物纤维主要有麻纤维(包括剑麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维等)、竹纤维、纤维素木纤维等。

微信图片_20210325143941.jpg

用植物纤维作增强体制得的复合材料具有可降解、可回收、可再生的特点,属于绿色复合材料的范畴。

植物纤维组分组成

植物纤维由独特的有机化学组分组成,主要包括纤维素、木质素、半纤维素、果胶、蜡质等高分子成分。


微信图片_20210325143947.png竹纤维的构造

    竹纤维在竹秆中纵向排列,细长坚韧,含量10%~50%;竹材自外而内纤维含量减少,因此,竹材的顺纹抗拉、抗压强度大,弹性好,但易劈裂。

    竹材中纤维的含量、长度、宽度以及纤维细胞腔的直径和壁厚等的变化,与竹秆部位和竹种有密切的关系。不同竹种的横切面上,纤维组织所占面积的比例是不同的,同一竹种的竹材,自竹秆基部至梢部,单位面积上纤维的含量逐步提高。

微信图片_20210325144003.jpg竹纤维增强复合材料的优势

1. 绿色环保  竹纤维是一种绿色材料,可回收再利用,对环境影响小,生产成本低。竹纤维是一种天然的、可循环再生的资源。

2. 轻质高强  竹纤维比重轻,可制成轻质结构材料。玻璃纤维的密度为2.6g/cm3,而竹纤维的密度为0.5~0.9g/cm3。使用竹纤维复合材料对实现车辆轻量化有实际意义。

3. 降低复合材料成本  玻璃纤维的价格平均为1.98美元/kg,而竹纤维为0.84~1.42美元/kg。

4. 良好的抗控性能  在汽车交通应用中,与玻璃纤维增强塑料比,竹纤维复合材料模压件不会产生锐利碎片,因而更加安全;同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸道过敏反应。竹纤维在汽车模压内饰件中应用增长的原因,在于它可提供更加环保以及耐冲击韧性更强的结构件。

5. 隔音性能良好

6. 可回收性强

竹纤维增强复合材料的应用研究

    目前,竹纤维增强复合材料研究主要应用于非承力、次承力结构制品。

1. 飞机内饰结构:隔板、行李架、地板、天花板;

微信图片_20210325144008.png2. 汽车内饰/外部结构:

车门内饰板、行李盘和客厢饰板、座椅、地毯、内衬、底部护板、前保险杠等

3. 轨道交通内饰结构:内壁板、内饰板等

微信图片_20210325144024.png

4. 建筑内饰结构:喷涂材料、人造板等

微信图片_20210325144028.png5. 包装运输:集装箱底板、集装箱内衬板、铁路平车底板、托板等

6. 露天公共设施:阳台、栅栏、桌椅、花盆、容器等

7. 电子电器产品:计算机外壳,电器耗材等

8. 体育用品:滑雪板、高尔夫球杆等

竹纤维增强复合材料目前存在的问题

1. 原材料供应链有待拓展

2. 制备成本过高

3. 纤维与树脂的匹配性能较差

4. 物理机械性能有待提高

5. 应用有待开发等问题竹纤维复合材料发展方向

1. 拓展上下游供应链

    开发新型的生物树脂基体和纤维增强体:一是在现有研究基础上继续提高竹纤维原材料的性能,逐步向高端应用的复合材料方向发展;二是充分利用竹资源,利用不与粮食作物和经济作物竞争的资源优势。

2. 开发新型高效低成本的复合工艺和成型制造技术

    在现有挤出、模压等工艺基础上,扩展到高性能复合材料的一些高度数字化和自动化成型制造工艺,如树脂传递模塑、自动铺丝/自动铺带、大型制件的非热压罐成型、双真空袋成型等,提高工效、降低成本,实现竹纤维复合材料大尺寸的制件成型。

3. 扩大应用范围

    提高竹纤维复合材料的性能和质量,降低成本,实现产品的多规格化和多功能化,推动竹纤维复合材料高端应用发展。

文章来源:竹纤维产业网

部分图文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系我们删除


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竹纤维复合材料应用前景广阔【长盛新材料科技】

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研究开发资源环境友好型绿色航空、绿色车辆和绿色建筑等已成为国际先进技术领域的共识,开展竹纤维增强复合材料力学基础研究,实现竹纤维力学高性能化,对于推动我国在这些领域的领先发展,形成自主知识产权,为减少塑料和化学纤维的使用具有重要意义。​

研究开发资源环境友好型绿色航空、绿色车辆和绿色建筑等已成为国际先进技术领域的共识,开展竹纤维增强复合材料力学基础研究,实现竹纤维力学高性能化,对于推动我国在这些领域的领先发展,形成自主知识产权,为减少塑料和化学纤维的使用具有重要意义。

什么是竹纤维

    竹纤维是继棉、麻、丝、毛之后的世界第五大天然植物纤维,竹纤维也称竹原纤维,有别于化学竹粘胶纤维(竹浆纤维、竹炭纤维),是从竹子茎部取得的木质纤维,采用机械物理分丝、化学或生物脱胶、开松梳理相结合的方法直接从竹材分离制取的天然纤维。美国、加拿大、日本、欧洲等许多国家已经明确只有竹原纤维产品才可标名为竹纤维。

    竹纤维材料具有如下特点: 强度高、质量轻、韧性好,抗菌、抗紫外线性能突出,原料来源广、可再生,生产操作安全、低污染、低能耗,应用领域广(纺织、复合材料等),使用后可自然降解,绿色、环保。 

    目前国内相关行业标准及生产厂家对竹原纤维的品名、分类尚未统一,一般以产品粗细长短指标可分为:粗竹原纤维(长、短)、可纺竹原纤维(棉型、麻型),按照产品用途可分为:纺织用竹原纤维(纺纱、非织造)、复合用竹原纤维(复合材料、建筑材料)。

微信图片_20210325143930.jpg

植物纤维的种类

    常用的植物纤维主要有麻纤维(包括剑麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维等)、竹纤维、纤维素木纤维等。

微信图片_20210325143941.jpg

用植物纤维作增强体制得的复合材料具有可降解、可回收、可再生的特点,属于绿色复合材料的范畴。

植物纤维组分组成

植物纤维由独特的有机化学组分组成,主要包括纤维素、木质素、半纤维素、果胶、蜡质等高分子成分。


微信图片_20210325143947.png竹纤维的构造

    竹纤维在竹秆中纵向排列,细长坚韧,含量10%~50%;竹材自外而内纤维含量减少,因此,竹材的顺纹抗拉、抗压强度大,弹性好,但易劈裂。

    竹材中纤维的含量、长度、宽度以及纤维细胞腔的直径和壁厚等的变化,与竹秆部位和竹种有密切的关系。不同竹种的横切面上,纤维组织所占面积的比例是不同的,同一竹种的竹材,自竹秆基部至梢部,单位面积上纤维的含量逐步提高。

微信图片_20210325144003.jpg竹纤维增强复合材料的优势

1. 绿色环保  竹纤维是一种绿色材料,可回收再利用,对环境影响小,生产成本低。竹纤维是一种天然的、可循环再生的资源。

2. 轻质高强  竹纤维比重轻,可制成轻质结构材料。玻璃纤维的密度为2.6g/cm3,而竹纤维的密度为0.5~0.9g/cm3。使用竹纤维复合材料对实现车辆轻量化有实际意义。

3. 降低复合材料成本  玻璃纤维的价格平均为1.98美元/kg,而竹纤维为0.84~1.42美元/kg。

4. 良好的抗控性能  在汽车交通应用中,与玻璃纤维增强塑料比,竹纤维复合材料模压件不会产生锐利碎片,因而更加安全;同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸道过敏反应。竹纤维在汽车模压内饰件中应用增长的原因,在于它可提供更加环保以及耐冲击韧性更强的结构件。

5. 隔音性能良好

6. 可回收性强

竹纤维增强复合材料的应用研究

    目前,竹纤维增强复合材料研究主要应用于非承力、次承力结构制品。

1. 飞机内饰结构:隔板、行李架、地板、天花板;

微信图片_20210325144008.png2. 汽车内饰/外部结构:

车门内饰板、行李盘和客厢饰板、座椅、地毯、内衬、底部护板、前保险杠等

3. 轨道交通内饰结构:内壁板、内饰板等

微信图片_20210325144024.png

4. 建筑内饰结构:喷涂材料、人造板等

微信图片_20210325144028.png5. 包装运输:集装箱底板、集装箱内衬板、铁路平车底板、托板等

6. 露天公共设施:阳台、栅栏、桌椅、花盆、容器等

7. 电子电器产品:计算机外壳,电器耗材等

8. 体育用品:滑雪板、高尔夫球杆等

竹纤维增强复合材料目前存在的问题

1. 原材料供应链有待拓展

2. 制备成本过高

3. 纤维与树脂的匹配性能较差

4. 物理机械性能有待提高

5. 应用有待开发等问题竹纤维复合材料发展方向

1. 拓展上下游供应链

    开发新型的生物树脂基体和纤维增强体:一是在现有研究基础上继续提高竹纤维原材料的性能,逐步向高端应用的复合材料方向发展;二是充分利用竹资源,利用不与粮食作物和经济作物竞争的资源优势。

2. 开发新型高效低成本的复合工艺和成型制造技术

    在现有挤出、模压等工艺基础上,扩展到高性能复合材料的一些高度数字化和自动化成型制造工艺,如树脂传递模塑、自动铺丝/自动铺带、大型制件的非热压罐成型、双真空袋成型等,提高工效、降低成本,实现竹纤维复合材料大尺寸的制件成型。

3. 扩大应用范围

    提高竹纤维复合材料的性能和质量,降低成本,实现产品的多规格化和多功能化,推动竹纤维复合材料高端应用发展。

文章来源:竹纤维产业网

部分图文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系我们删除


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