热塑性竹纤维复合材料的研究进展

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1、热塑性竹纤维复合材料的研究进展唐杰（湖南工程学院化学化工学院，湘潭，411101）摘要：本文描述了竹纤维的天然特性与优点，分析了热塑性竹纤维的理化性能，介绍了热塑性竹纤维在生产生活中的应用，对竹纤维和热塑性塑料在制备复合材料过程中存在的问题进行了简要探讨，对热塑性竹纤维发展现状进行了综述，并对未来发展趋势进行了展望。关键词：竹纤维；热塑性；复合材料Abstract：Thepaperdescribedthenaturalcharacteristicsandbenefitsofbamboofiber,ana

2、lysedthephysicalandchemicalpropertyofthethermoplasticbamboofiber,introducedtheapplicationofthethermoplasticbamboofiberinproductionandliving,brieflydiscussedtheprocessofcompositematerialsmadefrombamboofiberandthermoplasticplastics,summarizedthecurrentsitu

3、ationofthedevelopmentofthethermoplasticbamboofiberandprospecttheirfuturedevelopmenttrend.Keywords:bamboofiber;thermoplastic;compositematerials前言利用竹纤维为增强材料，热塑性塑料为基体进行复合，可制备成热塑性竹纤维复合材料。复合材料不仅具有竹子、热塑性塑料的特性，而且经过复合，克服了竹子材料易虫蛀、易霉变，热塑性塑料成本高强度低等缺点，使得制备的热塑性竹纤维成本低

4、、收缩和扭曲小、机械性能好,无甲醛释放，防虫蛀、防水、抗霉变，成为良好的工程材料。固而打破了传统竹类材料应用局限性，实现了材料的多功能化，大大提高了其附加值。对促进将竹资源优势转化为经济优势具有很大意义[1,2]。竹纤维复合材料的研究与发展可以分为早期阶段，消极阶段和再起步阶段。上世纪八十年代以前视为早期阶段，在这一时期主要是竹子和竹胶合板的应用，基本上是将竹资源直接应用，上世纪六十年代，曾经有人提出用竹纤维作为增强材料设计复合材料，并开展了竹纤维增强水泥等作为建筑材料方面的研究工作，但由于两者界面粘结

5、力太弱和材料耐久性不强等问题迟迟未能解决，6影响了材料的力学性能，限制了它的应用。20世纪90年代，R.Ausin[3]等开始从生物材料的角度研究竹子，还有人对竹纤维及其复合材料的各种性能进行了研究。20世纪90年代前后开始有人尝试采用化学方法从竹子中提取竹纤维，但是没有取得突破性的进展，此后进入了研究开发竹纤维复合材料的消极阶段，主要原因是竹纤维的制备和研究没有取得实质性的进展，同时，竹纤维与复合材料基体的作用机理也较为复杂，这方面的研究也较缺乏。近年来，竹纤维的制备出现了新的进展，日本的Maruma

6、sa公司对竹纤维的制备展幵了研究工作。而竹纤维在纺织业也引起了广泛的关注。2001年，我国第一次采用物理机械法从竹子中直接分离出了竹纤维。后来又有人将竹纤维开发成纤维纺织纱。现在，我国的竹纤维幵发已经走在了世界的前列。由于竹纤维的制备取得了长足进展，再加上近几年来生物纤维复合材料的研究逐渐升温，使竹纤维复合材料的研究进入了再起步阶段。1热塑性竹纤维复合材料理化性能1.1竹纤维1.1.1竹纤维结构特点竹纤维种类很多，但是主要是由纤维素和半纤维素构成。竹纤维中占的质量分数最大是纤维素，约为70%。纤维素是由

7、D-葡萄糖以β-l，4糖苷键结合的大分子糖，化学式可写作(C12H20O10)n。从图1.1纤维素的结构式上可以看出，每个纤维素单元都存在6个羟基。具有很强的极性，与非极性的基体进行有效界面结合必须加入界面改性剂弱化纤维的极性。1.1.2竹纤维的形态结构竹子是各向异性材料，竹子不同部位的细胞形状、大小、竹纤维含量、纤维管密度各不相同，一般从内层到外层、基部到梢部纤维含量增大，各类导管孔径、细胞变小。纤维的形态是影响纤维质量和强度的重要因素，纤维长宽比大、长度长的竹纤维容易压溃，纤维的交织性能较好，具有较

8、大的强度及伸长率[4]。竹纤维的表面比较粗糙，纵向表面有明显竹节，有的薄壁层有裂痕；竹纤维截面呈现出不规则椭圆形状，环状的中空结构，具有多孔材料的典型特征。1.2热塑性竹纤维复合材料61.2.1热塑性竹纤维复合材料的特性热塑性竹纤维复合材料的性能比单独的竹材或塑料产品更为优异，不仅有像竹材那样的外观及加工性，而且克服了其易变形、易被虫驻的缺点，又保留了热塑性树脂容易加工的性能，比较容易获得各种型材和异型材。由于兼备了两种材料的特点，故竹塑复