近几年随着竹纤维产业化的推进,现下不少相关企业在不断扩大竹纤维下游产品应用领域,根据市场需求生产各种规格的竹纤维产品,使竹纤维除了在传统纺织领域应用,在复合材料应用中也有出色表现。与其他复合材料具有回收利用难、不可降解等问题不同,以竹纤维为增强体制成的竹纤维增强复合材料,是环境友好型材料和高技术材料。
01 什么是竹纤维增强复合材料
竹纤维增强复合材料是将热固性或热塑性树脂为基体,以竹纤维为增强体或填充物通过成型工艺制备而成的一种环保型复合材料。竹纤维增强复合材料融入了竹纤维的强度和韧性,具有更高的抗拉强度和抗压强度。但是竹纤维表面比较粗糙、极性较强,导致复合材料界面结合力弱。因此,研究提高竹纤维复合材料界面性是该领域的热点之一,主要集中于竹纤维形态、含量及改性处理等方面
01-1天然竹纤维
竹纤维分为竹原纤维、竹浆纤维、竹炭纤维。竹原纤维也称天然竹纤维,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包含单个纤维细胞和多纤维细胞集合体的束状、丝状或絮状单元,其化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素,纤维结构中有许多孔隙和空腔。天然竹纤维作为一种节能环保、可持续发展的纤维,被人们称为“会呼吸”的绿色纤维。天然竹纤维具有如下特点: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。
天然竹纤维是通过化学处理并结合机械作用,将竹子中的纤维提取、分离出来,生产过程中从竹片到纤维的形态变化,应尽量避免过于强烈的机械剪切和化学破坏,才能使其具有良好的机械强度和其他物化性能。天然竹纤维的提取方法,根据已经授权公开的核心发明专利的工艺流程包括定长、开片、展平、软化、分丝、脱胶、漂洗、浸油、烘干、开松等步骤。
01-2 复合材料成型工艺
天然竹纤维提取后可以通过复合材料的成型工艺制成竹纤维增强复合材料。随着复合材料的发展与应用,其复合成型工艺经过不断的创新与升级现已超过20种。较为经典的成型工艺有:接触成型、喷射成型、缠绕成型、树脂传递模塑成型及模压成型等。
其中,模压成型(SMC)是复合材料制备中,最有历史却同时再不断创新的成型工艺,也是目前国际上应用最为广泛的复合材料成型工艺之一。通常是将事先准备的预浸料放入到模具内,经过加热及加压而成型的工艺方法。目前模压工艺制备的产品正逐步向大型化趋势发展,可应用于汽车构件、室内装修以及建筑行业等多个领域。
02 竹纤维增强复合材料的应用
竹纤维增强复合材料目前主要应用于交通运输领域、家居领域、建筑领域、环保材料等领域,如汽车、飞机内饰架构,包装运输中集装箱底板,环保餐具等等
福特蒙迪欧车辆后备箱毛毡
3D打印
车门内饰
建筑内饰
板材
目前,竹纤维增强复合材料主要应用于非承力或次承力结构制品,在家具领域应用较少,且在原材料供应链的拓展、制备成本的降低、纤维与基体相容性的提高、物理机械性能的优化、应用领域的拓展等方面也面临着一些挑战。但是,竹纤维增强复合材料具有绿色环保、轻质高强、可回收性强等优点,应用优势明显,相信随着技术的发展,竹纤维复合材料的应用可以得到扩展和优化。
信息来源:鲁班园