天然纤维增强热塑性复合材料
天然纤维增强复合材料的性能及其应用_邹君
!
前
言
的热点之一。本文就天然纤维增强复合材料 的一些性能及应用进行探讨。
纤维增强复合材料作为材料科学的一 个重要分支， 以其优异的性能取得了飞速发 展， 并且在社会各领域得到了越来越多的应 用。传统的纤维增强复合材料是由玻璃纤 维、 芳香族聚酰胺纤维或碳纤维等人造合成 纤维组成的，它们一般都存在着耗能大、 造 价高、 易造成环境污染等问题。与玻璃纤维 及碳纤维相比， 各种天然纤维（ 如麻纤维、 竹 纤维、 甘蔗渣纤维等） 具有价廉、 可回收、 可 降解、 可再生等优点， 其复合材料的研究与 开发应用， 近年来成为人们对材料研究开发 麻、 竹等含纤维素的天然植物具有质轻、 廉价易得的特点， 其化学组成以纤维素为主， 其次是半纤维素、 木质素、 甲胶等， 植物纤维 本身就是天然的复合材料。各种纤维具有各 自的性能优势，如麻的纤维长度是天然纤维 中最长的， 具有高强低伸的特性， 适合做复合 材料增强剂。麻类纤维的物理性能如表#$#%所 示。
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广西化纤通讯
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从表 # 中可知，虽然麻纤维的拉伸强度 和模量都比玻璃纤维低， 但是苎麻纤维的比 强度与玻璃纤维接近， 所以天然纤维完全可 以替代玻璃纤维， 作为制备环保型复合材料 的理想增强材料， 将之用来增强可降解塑料 基体， 制备可完全降解的环保型复合材料。 由于天然纤维的不均匀性和纤维与疏 水聚合物基体的不相容性， 对其在复合材料 中的增强作用还需进行更深入的研究。天然 纤维的不均匀性在于它在植物中的部位、 植 物生长地域和生长条件的不同而引起的组 成和结构差异。纤维素大分子的重复单元中 每一基环含有 $个羟基（ ， 这些羟基在分 %&’） 子内或分子间形成氢键， 并使植物纤维具有 纤维素的亲水 亲水性， 含湿率达 () —#!*+)。 性也是导致其在增强复合材料应用局限性 的一个重要原因。复合材料的性能取决于组 分的性能和组分间的界面相容性。纤维素类 聚合物中的羟基可与基体聚合物之间形成 强烈的分子间氢键、共价键或其它化学键， 但是纤维素中未反应羟基的吸湿性会引起 基体聚合物与纤维之间的粘附性变差， 这样 就使纤维素增强材料在使用过程中随时间 推移而解除键合。缺乏良好的界面粘合性所 导致的恶果是界面张力的增加， 材料多孔性 和环境降解的出现 。一般可通过对纤维进
SABIC推出天然纤维增强热塑性材料
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（ 以（产 以生生产同同样样的的最最大大弯 弯距矩对对比比））
◆（3若）将若四将点四弯点曲弯曲两两个个加加载载点点逐逐步步拉拉近近，，试试件件应应力力状 状态态逐逐渐渐趋趋向向三三点点弯弯曲应 力曲状应态力，状得态出， ：三得点出弯：曲三可点以弯采曲用可更以大采的用压头更半大径的，压以头减半少径加，载以挤减压少力加 。 载挤压力。
SABIC 推 出 天 然 纤 维 增 强 热 塑 性 材 料
SABIC 创 新塑料公司最近已推出一 种聚酰胺 6 热塑性 复合材料 LNP Thermocomp
PX07444，它用 20%的 curauá纤维增强。据 SABIC 称，curauá纤维具有环保优势，可再生，
属于生物降解材料，比生产玻纤需更少能量。此外，SABIC 坚称该纤维比玻纤轻，摩擦性
● 三点弯曲和四点弯曲
◆ （1得）到得同 到同样样的的弯弯曲曲应应力力，，四四点 点 弯弯曲曲有有大大一一倍倍 的的 剪应剪力应，力剪，应剪力 影应响力更影大响；更大；
◆（四 2）点四弯点曲弯有曲四 有四分分之之一一区区域域 是是在在最最大大弯弯距矩 范围范，围更，反更映反材 料映性材能料。性但能实。 际上但弯实曲际试上验弯破曲 坏试多验从破加坏载多点从开加始载（点受开很始大 挤( 受压）很大挤压）。
该纤维与其它天然纤维（如剑麻、黄麻和亚麻）相比，有更高的力学强度。采用聚酰胺
6 和 curauá纤维制成的复合材料具有和矿物填充复合材料相似的力学性能，与玻纤增强复合
天然纤维复合材料
天然纤维复合材料天然纤维复合材料是一种由天然纤维和树脂等多种材料组合而成的新型复合材料，具有轻质、高强度、环保等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
本文将从天然纤维复合材料的定义、分类、制备工艺以及应用领域等方面进行详细介绍。
天然纤维复合材料是以天然植物纤维为增强材料，再通过树脂等粘结剂将其粘结在一起形成的复合材料。
根据不同的增强材料种类，可以将天然纤维复合材料分为木质纤维复合材料、竹质纤维复合材料和棉麻纤维复合材料等多种类型。
这些复合材料不仅具有天然纤维的优良性能，还能通过树脂的增强作用，提高其整体性能，广泛应用于各种领域。
制备天然纤维复合材料的工艺主要包括原料处理、纤维预处理、树脂浸渍、成型和固化等多个步骤。
首先，需要对天然纤维进行预处理，包括去除杂质、调节含水率等。
然后将处理好的纤维与树脂进行混合，并通过浸渍等方式使得树脂充分渗透到纤维中。
最后，将混合好的材料进行成型，通过加热或固化剂等手段使其固化成型。
这样制备出的天然纤维复合材料具有良好的力学性能和稳定的化学性能。
天然纤维复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，天然纤维复合材料因其轻质高强的特性，被用于制造飞机的舱壁、内饰等部件，能够有效减轻飞机重量，提高燃油效率。
在汽车制造领域，天然纤维复合材料被应用于汽车内饰、车身结构等部位，能够提高汽车的安全性和舒适性。
在建筑材料领域，天然纤维复合材料被用于制造环保型的建筑材料，具有良好的隔热、隔音效果，符合现代建筑的环保理念。
综上所述，天然纤维复合材料作为一种新型的复合材料，具有广阔的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对环保材料的需求增加，天然纤维复合材料必将在未来得到更广泛的应用和发展。
相信在不久的将来，天然纤维复合材料将成为各个领域中不可或缺的一部分，为人类社会的发展做出更大的贡献。
天然纤维增强聚合物基复合材料
天然纤维增强聚合物基复合材料
天然纤维增强聚合物基复合材料，是一种结合了天然纤维和聚合物基质的新型
材料。
在复合材料领域，天然纤维作为增强材料的应用已经得到广泛关注，其在提高材料性能、减轻重量、降低成本等方面发挥着重要作用。
天然纤维作为增强材料具有许多优点。
首先，天然纤维来源广泛，如木质纤维、植物纤维、动物纤维等，且具有较高的强度和模量。
其次，天然纤维具有低密度、易加工、可降解的特性，符合现代工业对可持续发展和环保的要求。
另外，天然纤维在复合材料中的表现良好，能够有效增强材料的抗拉强度、耐冲击性和耐磨性。
在天然纤维增强聚合物基复合材料的制备过程中，选择合适的天然纤维材料和
聚合物基质是关键。
不同种类的天然纤维具有不同的特性，可以根据复合材料的具体应用需求选择合适的增强材料。
同时，通过调控纤维的取向、含量和界面改性等方式，可以进一步改善复合材料的性能。
对于聚合物基质的选择和制备也至关重要，需要考虑到与天然纤维的相容性、成本、加工性等因素。
天然纤维增强聚合物基复合材料在诸多领域有着广阔的应用前景。
在汽车工业中，天然纤维复合材料可以替代部分金属材料，降低车身重量，提高燃油经济性；在建筑领域，天然纤维复合材料具有良好的吸声、隔热性能，可以应用于建筑材料制备；在航空航天领域，天然纤维复合材料因其优越的比强度和比刚度，被广泛应用于飞机结构件制备。
总的来说，天然纤维增强聚合物基复合材料作为一种新型的绿色材料，具有广
阔的应用前景和经济效益。
随着技术的不断进步和研究的深入，相信这种材料将在未来得到更广泛的应用，为推动可持续发展和环保产业做出贡献。
高性能天然纤维增强复合材料制备
高性能天然纤维增强复合材料制备天然纤维为一类具有可再生性和环境友好特性的材料，其具有较低的密度、良好的机械性能和优异的阻尼性能，因此被广泛应用于纺织、建筑、航空航天等领域。
而天然纤维增强复合材料则是将这些天然纤维与基体材料结合，以提高材料的性能和功能。
本文将详细介绍高性能天然纤维增强复合材料的制备过程。
首先，选择合适的天然纤维是制备高性能天然纤维增强复合材料的关键。
常用的天然纤维包括木质纤维、竹纤维、麻纤维等。
在选择时要考虑纤维的机械性能、化学性质、可再生性以及成本等因素。
其中竹纤维因其高强度和优异的力学性能，在天然纤维增强复合材料中得到广泛应用。
其次，天然纤维的处理是提高复合材料性能的重要步骤。
在天然纤维的制备过程中，首先需要去除纤维表面的杂质和非纤维物质。
这可以通过浸泡、洗涤、分离等方法实现。
其次，对纤维进行强化处理，可以通过热处理或化学处理等方法增加纤维的强度和刚度。
最后，纤维的尺寸分布和长度也需要控制在合适的范围内，以提高复合材料的均匀性和强度。
接下来是复合材料的制备过程。
首先是制备基体材料。
基体材料可以选择合适的树脂，如环氧树脂、聚丙烯等。
在制备过程中，要确保树脂的质量，避免杂质的混入。
其次，将预处理过的天然纤维与基体材料进行混合。
这一步骤需要注意混合的均匀性和纤维的分散。
最后，将混合物进行成型。
常用的成型方法包括压制、注塑、层积等。
在成型过程中，要保证材料的均匀性、致密性和成型的精度。
制备完成后，对复合材料进行后处理是必要的。
首先是热固化过程。
对于树脂型复合材料，需要进行热固化反应，以提高材料的强度和热稳定性。
其次是表面处理。
通过涂覆、抛光等方法，可以改善复合材料表面的光洁度和外观，提高材料的耐腐蚀性和表面硬度。
最后是机械加工。
复合材料可以通过钻孔、铣削、切割等方法进行机械加工，以满足不同应用领域的需求。
在高性能天然纤维增强复合材料制备的过程中，还需注意相关的环境保护和安全问题。
首先，要合理利用天然纤维资源，避免过度采集和浪费。
天然纤维增强复合材料的应用及发展前景
天然纤维增强复合材料的应用及发展前景文 | 郭耀伟 蔡 明Application and Development Prospect of Natural Fiber ReinforcedPlasticsAbstract: Natural fiber reinforced plastics (NFRP) is a new type of material that uses natural fibers and a thermoplastic resin matrix or a thermosetting resin matrix to compound. Natural fibers have a unique position in the field of composite materials for their advantages, including low density, good specific modulus performance, good sound insulation effect, recyclability and low price. Therefore, the use of natural fibers as reinforcing materials to prepare composite materials, that is, the sustainability of composite materials, has become one of the development directions of composites science and technology. At present, green composites reinforced by natural fibers have been applied in many industries, including automotive, construction, aviation, rail transit, and sporting goods.Key words: natural fiber; composites; chemical composition; mechanical performance; design method摘要：天然纤维复合材料（NFRP ）是利用天然纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料。
(整理)天然纤维复合材料的应用与发展.
天然纤维复合材料的应用与发展现在，复合材料已成为材料领域中的佼佼者，高性能的天然纤维复合材料更是扮演着越来越重要的角色，它的开发与应用及发展已成为全球研究的热点。
究其原因，是因为天然纤维复合材料具有许多突出的优点，来源丰富、价格低廉、可再生、可降解、高比性能等。
天然纤维复合材料的优点：⑴出色的物理性能：特有的力学性能、良好的热性能、隔音绝缘、低密度、降低工具磨损、优异的成型性以及安全的碰撞表现（无裂缝）⑵无毒、环保，有助于工作环境更健康、更安全。
⑶低成本，容易获得。
⑷因为可与玻璃纤维采用相同的工艺、工具、员工、设备、控制装置和技术，因而可实现简单的替代。
（二）分布地区：生产天然纤维的主要地理区域分布在欧洲、非洲、北美、南美、亚洲、太平洋西南岸等，这些增强材料的主要制造商都在发展中国家，成本较低。
天然纤维复合材料是利用天然纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料，与玻璃纤维增强复合材料相比，具有密度低、隔音效果好、比性能高、可回收、人体亲和性好等优点。
广泛应用于汽车工业、建筑工业、日用消费品等领域。
天然纤维复合材料在几千年前就有应用。
我国在2000年前，就出现了用麻丝和大漆构成的漆器，且流传至今。
利用天然纤维、天然或合成树脂进行复合的研究与开发具有较长的历史。
20世纪90年代以后，随着“生态意识”的觉醒，人们对环境保护、卫生健康越来越重视，天然纤维如麻、竹、木材、稻草、麦秸、椰壳纤维等，因其具有质轻，价廉，易得，可生物降解。
对环境无污染等特点引起人们开发应用的兴趣。
天然纤维复合材料的研究成了复合材料研究的热点之一。
天然纤维复合材料的应用领域非常广泛，如建筑用膜材，汽车及装饰用材料，包装用材料与家具等其他方面的用材。
奔驰公司称，将天然纤维复合材料应用于汽车上，可减重10%。
制造同类产品可节能80%，价格比玻璃纤维增强材料降低5%，亚麻，剑麻，椰壳纤维，棉花和大麻已用于制作装潢材料、门板、书架等。
麻纤维增强热塑性复合材料及其开发应用
８ ２
麻 纤 维 增 强 热 塑性 复合 材 料 及 其 开发 应 用
２１ ０ ０年 ５月
１ ２ ２ 力学性 能 ．．
是 热塑性 复合 材 料 的主 要工 艺 参 数 。其 中 ， 合物 聚 的熔融 黏度是 最 为重 要 的成 型 工艺 参 数 ， 决 定着 它 成 型工艺 状态 和产 品 性 能 。若 树 脂 熔 融 黏度 过 低 ， 树脂 基体 的过 渡 流 动将 导 致 不 能很 好 的覆盖 纤 维 ， 树脂 含量 过低 ， 响复合 材料 的性能 ； 影 若树 脂熔 融黏
关键 词 ：天 然 纤 维 ；亚麻 ；大麻 ；黄 麻 ； 热 塑 ；复合 材 料 ；应 用 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ ０ ０ ０ ８ ０ ０ ３— ９ ９ ２ １ ）３— ０ １— ４
目前 ， 环境 材 料 已成 为新 材 料 领 域 中 的一 个 新 的研 究方 向。在环 境 材 料 中 ， 然 纤 维 扮 演着 越 来 天
加 了其 附加 值 ， 广 了麻产 业在 世界 范 围 内的发展 。 推
图 １ 亚 麻 纤 维 的 Ｓ Ｍ 截 面 图 Ｅ
收 期： ０９ ５ ６ 稿日 ２０￣ － ２
作者简介 ：张璐 （ ９０ ） １８ ． ，女 ，在读博士 ，讲师 ，主要从事复合材料方面的研 究。
｝ ／ Ｍ ２ １ 。 ３ 旺’Ｃ ０ＯＮ
已得 到复合材 料 工 业 界 的 广泛 关 注 … 。 因此 ， 究 研 天 然纤 维热 塑性 复合材 料 的开发 及应 用成 为 了必然
的趋 势 。 １２ 麻 纤维 的特 性 ．
１２ １ 化学 组成 与结构 ．． 麻 纤维 分为 细 胞 壁 和 细胞 腔 ， 胞 壁 主 要 由纤 细
天然纤维增强复合材料的工业应用
2001/ 02-04/
05
2 465
0.35 (1.5/0.9-2)
利时，分别占了欧洲生
20*
2006
长区域的 74%和 15%)
亚麻
加拿大 美国
中国
751
0. 5-1 .5
26*
(yr 2004)
(2/4)
13*
2004 21*
印度
11*
中国
39*
2004
欧洲(法国 55%，英 大
国 11%，罗马尼亚 麻
廷）、亚洲（中国、印度、孟加拉国、日本）、太平洋西南岸（新西兰）。
表 2 产量、主要生长区域以及天然纤维的价格。
纤维
国家
世界产量 世界产量百分比
年
(千吨)
(%)
世界产量 价格(毡/织物)
(千吨)
印度
黄麻
孟加拉国
尼泊尔
欧洲(主要为法国和比
1,533 872.75 1 6. 83
6 2. 19 35.4 0.61
表 1 天然纤维和玻璃纤维的主要力学性能
纤维
密度 (g/cm3)
拉伸强度 (MPa)
杨氏模量 (GPa)
断裂伸长率(%)
比拉伸强度 (MPa* g/cm3)
比杨氏模量 (GPa* g/cm3)
亚麻 1.4-1.5 345-1,500
50-110
1.2 -3. 3
238-1,000
34-76
大麻 1.4-1.5 310-1,834
10%，德国 8%，捷
83
Байду номын сангаас
0. 6-1 .8
9*
2006
(yr 2004)
国内外天然纤维增强复合材料的技术进展
黻
玻璃纤维
黄 麻 剑 麻 大 麻
亚 麻
维２ ０～ ３ ａ 两维 无序 （Ｄ ａ ｄ ｍ） 向纤维 ７ ～ １ ０ＧＰ ， ２ Ｒ ｎｏ 取 １
图 １ 植物纤维结构示意 图
玻 璃 纤维 是 增强 复合材 料 的 主要 原料 品种 。 高性 能 而
亚 麻 、 麻 纤维 的 抗 拉 刚性 要 优 于 玻璃 纤 维 ， 荨 机械 性 能 也 与 玻璃 纤 维 相 似 。麻纤 维 与其 他 天 然 纤维 一 样 ， 当处 于 激 烈 震 荡条 件下 时 易于 出现 断 裂 ， 维大 分 子 轻 度滑 移 ， 纤 表
维 素 微 细 组 织
于纤维 含量 、 空隙度 、 维取 向度 、 纤 纤维及 基质的特 性 。 以典 型的热 塑性 聚合物Ｐ 为例 ， Ｐ 以其作 复合材料 基质，
单一 Ｐ 聚合 物 密度 为 １ ／ 刚性 指 标 １ Ｐ 。 Ｐ ． ｇｃ ， ０ ｍ ． Ｇ ａ 实验 ５ 结 果 显 示 ， 其 他条 件 设 定 好 的状 态下 ， 在 将植 物 纤 维 置于 ３种 取 向态 时， 其复合材 料 刚性 的最 大值 分 别为 ： 取 向纤 单
居 中
需改进 成 本高昂 ．加 成本高 ：刚性．耐 方面 工 性要求高
使用面待开发
具 有 吸 水 性 机械性能不足
和 常用 的玻 璃 纤维 相 比 ， 作为增 强 复合材 料 的 植物 纤
天然植物纤维增强环氧树脂复合材料研究进展
摘要：本文综述了近年来国内外利用天然植物纤维为增强体，制备环氧树脂基复合材料的研究概况。全 文对增强体天然植物纤维的种类、纤维表面改性方法、基体环氧树脂体系、天然植物纤维环氧树脂基复合 材料的成型工艺以及复合材料性能测试方法做了全面的综述。总结了研究中存在的问题，同时对天然植物 纤维增强环氧树脂基复合材料的发展应用，提出了自己的观点。 关键词：天然植物纤维：增强：表面敢性：环氧树脂：复合材料
Ｚｈｉ
Ｒｏｎｇ等啪１将剑麻在空气循环干燥烘箱中１５０＂Ｃ下热处理４ｈ，与
未处理的剑麻纤维相比，结晶度由６２．８％增加到６６．２％，拉伸强度由３９１．ＩＭＰａ增加到５３５．ＩＭＰａ， 断裂伸长率由２．５％增加到３．５％。闫红芹等婚¨对竹纤维进行热处理试验，得到断裂强度、断裂伸 长、模量、断裂功的保持率与热处理温度和热处理时间的关系。结果表明，在温度不超过１２０℃时 温度对竹纤维力学性能的影响不大，但在高温下较长时间处理后各项力学性能显著变坏，温度和 时间对竹纤维的力学性能都有衰减作用，温度的影响要大于时间的影响。因此，适当温度下的热 处理能有效去除天然植物纤维的游离水，降低结合水含量，一定程度上提高了纤维的结晶度和纤 维强度，能避免复合材料生产过程中因水份的存在而产生气泡等缺陷导致的复合材料性能下降。 １．１．３碱处理法 碱处理或丝光化处理法是天然植物纤维处理最有效的方法之一。该处理方法能使天然纤维中的 部分果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质溶解以及微纤旋转角减小，分子取向度提高。一方面， 纤维表面的杂质被去除，纤维表面变得粗糙，纤维与基体之间黏合能力增强；另一方面。碱处理导 致纤维微原纤化，纤维的直径降低，长径比增加，纤维的强度和模量升高，纤维的氢键断裂，同时 与基体的有效接触表面增加。对于木纤维，常采用在２３℃下１７．５％ＮａＯＨ溶液浸泡４８ｈ来处理；对 于黄麻纤维，用２５％ＮａＯｌｉ溶液在２０℃下处理２０ｍｉｎ，可使黄麻纤维纱线的拉伸强度提高２０％，拉 伸模量提高５０％。 Ｂａｃｈｔｉａｒ等ｎ８１研究了碱处理对糖棕榈纤维增强环氧树脂复合材料拉伸性能的影响。试验采用 ０．２５Ｍ和Ｏ．５Ｍ两种浓度的ＮａＯＨ对糖棕榈纤维分别处理ｌｈ、４ｈ和８ｈ，将经过处理的纤维与环氧树脂 复合；通过扫描电镜分析发现，经过碱处理的糖棕榈纤维与基体环氧树脂间的界面连接并没有受到 很大的影响，而碱处理后纤维环氧复合材料与未处理纤维环氧复合材料比拉伸强度得到了明显提高， 碱处理法能提高糖棕榈纤维增强环氧树脂复合材料的拉伸性能。Ｉｓｌａｍ等Ｈ副采用５ｗｔ％ＮａＯＨ和２ｗｔ％ Ｎａ２Ｓ０３水溶液１２００Ｃ下处理工业大麻１ｈ，水洗烘干后将纤维与环氧树脂复合，通过单丝拉出测试 纤维与基体树脂的界面剪切强度以及对复合材料的其它机械性能测试发现，碱处理法增加了纤维与 基体间的界面剪切强度，同时复合材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率均得到提高。Ａｒｎｏｌｄ等 啪１采用０．０６Ｍ ＮａＯＨ处理剑麻纤维，经处理的纤维分别与聚酯树脂和环氧树脂复合，结果发现经碱 处理的剑麻纤维与未经处理的相比，剑麻聚酯基复合材料的拉伸强度从２２２．６ＭＰａ提升到２８６．０ＭＰａ， 增加了２８．５％，而与环氧树脂复合材料的拉伸强度从３２９．８ ＭＰａ提升到３３５．４ ＭＰａ，只增加了１．７ ％。碱处理对剑麻纤维环氧复合材料的拉伸强度没有产生重要影响，处理纤维对环氧复合材料的疲 劳寿命也没有显著影响。Ｎｅｗｍａｎ等ｎ埘用１ ｗｔ．％ＮａＯＨ水溶液在３０ ０ｃ下处理新西兰麻叶纤维，脱除 纤维中的乙酰基。脱乙酰化作用引起纤维细胞的形态改变，减缓了水分通过复合材料的运动，对复 合材料的弯曲硬度和强度没有直观的影响。有研究认为，天然乙酰化是叶纤维酸度的来源以及导致 结构多糖水解和强度损失的主要因素。用稀碱溶液脱乙酰化法被认为是比较经济的预防复合材料在 使用过程中降解的方法。 １．２天然植物纤维的化学改性 １．２．１界面偶合改性
增强热塑性塑料复合管材的发展
增强热塑性塑料复合管材的发展增强热塑性塑料（RTP）复合管材是一种新型的管材材料，它具有优异的机械性能、热稳定性和耐化学腐蚀性能，被广泛应用于石油、化工、天然气和水利等领域。
为了进一步推动RTP复合管材的发展，可以从以下几方面进行研究和改进。
首先，可以从材料选择和改进方面入手。
目前常用的RTP复合管材材料包括玻璃纤维增强热塑性复合材料（GF-RTP）、碳纤维增强热塑性复合材料（CF-RTP）和芳纶纤维增强热塑性复合材料（AF-RTP）等。
可以通过优化纤维增强材料的配比和加工工艺，改进材料的性能。
例如，可以选择更高强度和更低密度的纤维增强材料，提高管材的强度和轻量化效果。
其次，可以从加工工艺方面入手。
RTP复合管材的加工工艺包括纤维预浸法、注塑法和挤出法等。
可以通过改进加工工艺，提高产品的一致性和品质，降低生产成本。
例如，可以引入先进的自动化加工设备，提高生产效率和产品质量。
另外，可以从管材设计和结构优化方面入手。
通过优化管材的结构和设计，可以改善其力学性能和耐化学腐蚀性能。
例如，可以通过增加纤维排列的方式提高管材的抗弯强度和抗压强度；可以通过加强管材的表面涂层，提高管材的耐腐蚀性能。
此外，可以从管材连接和安装方面进行改进。
RTP复合管材的连接方式包括热熔连接、电熔连接和机械连接等。
可以通过改进连接技术和设备，提高连接的可靠性和安装的便捷性。
例如，可以引入先进的热熔连接设备，降低连接的工艺复杂度和施工难度。
最后，可以从应用领域的拓展和市场推广入手。
目前RTP复合管材主要应用于石油、化工、天然气和水利等领域，可以结合不同领域的特点和需求，开发适用于特定行业的RTP复合管材产品。
同时，可以加大市场宣传和推广力度，使更多的用户了解和认可RTP复合管材的优势和应用价值，促进市场的进一步扩大和发展。
总之，通过以上的研究和改进，可以进一步增强热塑性塑料复合管材的发展，提高其性能和应用范围，满足不同领域的需求，推动产业的升级和发展。
竹材纤维增强复合材料的应用
竹材纤维增强复合材料的应用第一章竹材纤维增强复合材料的概述竹材纤维增强复合材料是一种以天然竹材纤维为增强材料，以热固性树脂或者热塑性树脂为基体材料的复合材料，具有轻质、高强、高模、抗冲击性好等特点，近年来受到越来越多的关注。
随着环保意识的不断提高，竹材作为一种天然可再生资源，得到了更多的重视和利用。
竹材纤维增强复合材料不仅能够充分利用竹材的优良特性，还可以解决传统材料中存在的诸多问题，具有广泛的应用前景。
第二章竹材纤维增强复合材料的制备竹材纤维增强复合材料制备主要分为以下几个步骤：1. 竹材采集和处理：选用具有良好力学性能的毛竹、黄竹等竹类作为材料，采集后进行加工处理，去除杂质和竹环等不必要的部分。
2. 竹材纤维制备：将竹材经过劈片、切片等加工方式，制备成为符合要求的竹材纤维。
3. 树脂基材料的选择：根据需要选择适合的树脂基材料，如环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯等。
4. 材料混合和成型：将竹材纤维和树脂基材料按照一定比例混合均匀，通过挤出、层压、压塑等方法成型。
第三章竹材纤维增强复合材料具有多种优良特性，广泛应用于诸多领域。
1. 建筑领域：竹材纤维增强复合材料可以替代钢筋、木材等材料，用于建筑物、桥梁等的加固和维修。
2. 汽车领域：竹材纤维增强材料可以用于汽车的车身结构和内饰件，具有重量轻、易加工、强度高等优点。
3. 电子领域：竹材纤维增强材料可以用于电子产品的外壳等部件，具有耐热、阻燃等特性。
4. 生活用品领域：竹材纤维增强材料可以用于制作餐具、家具、日用品等产品，具有环保、美观、实用等优点。
第四章竹材纤维增强复合材料的发展前景随着环保意识和可再生资源的重视，竹材作为一种天然资源和环保原材料，得到了广泛的关注和利用。
竹材纤维增强复合材料具有轻质、高强、高模、抗冲击性好等优点，可以替代传统的材料，并且可以有多种方式应用于不同领域。
未来，随着科技的不断进步和应用技术的不断发展，竹材纤维增强复合材料的应用前景不断扩大，将会成为一种重要的材料。
天然纤维复合材料
天然纤维复合材料天然纤维复合材料是一种由天然纤维和树脂等多种材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、环保等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
本文将从天然纤维复合材料的定义、特点、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。
天然纤维复合材料是指以天然植物纤维（如木质纤维、麻类纤维、棉类纤维等）为增强材料，与树脂基体材料（如环氧树脂、酚醛树脂等）进行复合加工而成的一种新型材料。
与传统的玻璃纤维、碳纤维复合材料相比，天然纤维复合材料具有重量轻、成本低、资源丰富、易回收等优点，符合现代社会对环保、可持续发展的要求。
天然纤维复合材料的特点主要包括轻质高强、吸声隔热、抗冲击、易加工等。
由于天然纤维本身具有较高的拉伸强度和模量，因此制成的复合材料具有较高的强度和刚度，能够满足不同领域对材料强度的要求。
同时，天然纤维复合材料还具有良好的吸声隔热性能，能够有效减缓声波传播和热量传递，适用于建筑材料、汽车内饰等领域。
此外，天然纤维复合材料还具有良好的抗冲击性能，能够有效吸收冲击能量，保护设备和人员的安全。
与此同时，天然纤维复合材料还具有良好的加工性能，可以通过成型、注塑、压制等工艺制成不同形状的制品，满足不同领域的需求。
天然纤维复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料、家具制造等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，天然纤维复合材料由于其轻质高强的特点，被广泛应用于飞机机身、内饰件、螺旋桨等部件的制造，能够有效降低飞行器的自重，提高飞行器的燃油效率。
在汽车制造领域，天然纤维复合材料被用于汽车车身、内饰件、车门等部件的制造，能够降低汽车整车重量，提高汽车的燃油经济性。
在建筑材料领域，天然纤维复合材料被用于地板、墙板、天花板等建筑材料的制造，能够提高建筑材料的强度和隔热性能。
在家具制造领域，天然纤维复合材料被用于家具的制造，能够生产出轻质、环保的家具产品。
未来，随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，天然纤维复合材料将会迎来更广阔的发展空间。
塑料与纤维的融合原理
塑料与纤维的融合原理塑料与纤维的融合原理是将两种材料通过热塑性技术或化学反应相结合，从而形成新的复合材料。
塑料和纤维在融合过程中，通过物理或化学的力量相互结合，从而形成强度更高、性能更好的纤维增强塑料复合材料。
塑料是一种具有可塑性的高分子化合物，通过熔融加工成型的方式得到各种各样的产品。
常见的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料具有良好的可塑性、机械强度高、化学稳定性好等特点，在生活和工业生产中被广泛应用。
纤维是一种细长的物质，通常具有高强度和高韧性。
纤维分为天然纤维和人工纤维两大类。
天然纤维包括棉花、麻、羊毛等，而人工纤维包括聚酯纤维、尼龙纤维、腈纶等。
纤维的材料通常是柔软的，但其强度高，可以用于制造各种纺织品和增强材料。
塑料与纤维的融合通常采用两种方式：机械方法和化学方法。
机械方法是通过物理力量将塑料与纤维结合在一起。
这种方法的原理是将塑料熔融加工后，将纤维与塑料结合并使之固化。
常见的机械方法包括热压、热混合、挤出成型等。
例如，在挤出成型中，塑料颗粒经过加热熔融，在熔融状态下与纤维相混合，然后通过模具的挤压，使得塑料与纤维紧密结合，最终形成塑料纤维复合材料。
化学方法是通过化学反应将塑料与纤维结合在一起。
这种方法的原理是通过塑料表面的官能团与纤维表面的官能团之间的化学键形成，从而将塑料与纤维牢固结合。
常见的化学方法包括表面改性、化学交联等。
例如，通过在塑料和纤维表面处理后，使其表面产生新的官能团，然后利用这些官能团进行化学反应，产生亲和力，从而使得塑料与纤维结合。
塑料与纤维的融合原理涉及材料科学、化学工程和物理工程等多个领域的知识。
通过合理选择塑料和纤维的种类、融合方法和处理技术，可以得到具有优异性能的纤维增强塑料复合材料。
塑料与纤维的融合在汽车、航空航天、建筑等领域有着广泛的应用，可以提高材料的强度、耐热性和耐腐蚀性，满足不同领域对材料性能的要求。
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45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
0 10
Tensile strength(Mpa)
without treatment with treatment
20 30 Fiber content/%
40
不经处理，仅填充，不增强
特点：
（1）更低的可挥发性有机物（VOC）。 （2）更轻，减重效果明显。 （3）更好的吸音、隔热性能，更低的热膨胀系数。 （4） A级表面。 （5） 经济的制品成型过程。 模腔中所需要的压力只有0.1MPa左右，一般不会超过 0.2MPa，传统的片材制品成型时所需要的压力为10～20 MPa。 （6）更大的制品设计自由度。
11000
80
Lennart Salmén. C. R. Biologies 327 (2004) 873–880 A.N. Nakagaito, H. Yano. Appl. Phys. A 80 (2005) 155–159
改善复合材料性能的途径（1）
纤维改性（增强体的改性） 表面改性（改善纤维与基体的相容性） 内部改性（改变纤维的自身性能）
轻质片材——应用
LWRT材料制成的公 共汽车车顶门
Azdel与英国的BI公司合作，2004 年在欧洲推出了轻质热塑性复合 片材制造的车顶棚，将应用其发 展到汽车外饰件。此外Azdel还在 针对火车上的特殊要求，专门推 出了Railite复合片材，更大地扩展 了轻质热塑性复合片材的应用 。
华东理工大学 LFT在线混合生产线
技术关键：
纤维束的充分分散和纤维长度的有效保留相结合。 纤维的单丝分散率：≥85%； 纤维长度：≥5mm； 纤维含量：20-40%wt。
特点：
生产工艺流程短，生产设备相对简单，投资节约； 能量利用合理，能耗低； 以通用工业原料进行生产， 所有原材料立足国内，便于组织生产； 材料流动性好，易于加工复杂、薄壁制品， 对于压机和模具要求低。
理论值 实际值 287-1035 (2.87%10.35%) 2000-3500 (18.231.8%)
拉伸模量/Gpa
理论值 134 (cellulose) 实际值 5.5-27.6 (4.10%20.6%) 70 (87.5%)
10000 Natural Fiber (cellulose)
E-glass
卡车侧护板： 天然纤维/云母增强聚丙烯
备胎架（Spare Wheel Cover）
重量对比
谢 谢！
改善复合材料性能的途径（3）
界面结合改性
不同官能团之间的相互反应
纤维含量30%复合材料冲击性能
80 70
Impact strength(J/m)
60 50 40 30 20 10 0 PP MAPP PP-g-GMA KH550 Compatibilizer type
冲击强度比加入MAPP提高约50.7％
Tensile strength(MPa)
A
F
B
C
D
E
D 强度和模量分 modulus(MPa)
改善复合材料性能的途径（2）
基体改性
不同相容剂的应用（相容剂的复配使用） MAPP（提高强度模量很好，但对 冲击具有负作用） PP-g-GMA（提高冲击较好） PP-g-AA PP-g-Si
表面改性
碱液处理，硅烷处理， 乙酰化处理， 苯甲酰处理， 丙烯腈接枝处理，高锰酸处理， 过氧化物处理，异氰酸处理， 硬脂酸处理，次氯酸钠处理。
内部改性前后单纤维性能的测定
Method Tensile Strength (MPa) Tensile Modulus (MPa) 9909
without treatment 327
Ford Focus
天然纤维复合材料与传统材料制品质量比较
表 2 天然纤维复合材料与传统材料制品质量比较 制品 汽车面板 传统复合材料 质量/G 天然纤维复合材料 质量/G 减轻质量/％ ABS 1125 3500 15000 15600 4500 4500 14000 14000 大麻/EP 大麻/PP 苎麻/PP —— —— —— —— —— 820 2600 11770 10200 2600 2700 7300 7500 27 26 22 34.6 42.2 40.0 47.9 46.4
规模：
建成150吨/年的中试生产线一条，在2005.12投入生产。
在线混合
模压成型
热成型
LFT应用
部分产品
卡车侧护板（NFRT天然纤维） 发动机护板（LFT长纤维增强） 车顶（LWRT轻质热塑性片材） 保险杆 等（GMT）
华东理工大学LFT应用
天然纤维复合材料 ——应用
汽车隔热板 玻璃纤维/PP 托盘 发动机罩盖 左挡泥板 右挡泥板 左侧车门 右侧车门 玻璃纤维/PP —— —— —— —— ——
与玻璃纤维、碳纤维性能比较
纤维种类 密度 （g/cm3） 1.5 1.3 1.5 1.5-1.6 2.5 伸长率 （%） 2.0-2.5 1.5-1.8 2.7-3.2 7.0-8.0 2.5 拉伸强度 （Mpa） 511-635 393-773 345-1035 287-597 2000-3500 拉伸模量 （Gpa） 9.4-22.0 26.5 27.6 5.5-12.6 70
天然纤维的特点
优点：密度小 ，价格低 ，环境友好，可自 然降解 ，对身体无刺激 ，对加工设备磨损 小。 缺点：生物物质，多孔性结构，性能分散性 大，易受潮，对热较敏感 ，与基体相容性 较差。
天然纤维复合材料在西欧 汽车工业中的应用及发展
天然纤维复合材料在汽车上的主要应用
表 1 天然纤维复合材料在汽车上的主要应用 产品 黄麻/聚丙烯 主要用途 轿车内饰件，吸噪声 板，备用轮罩，提高 NVH①指标等 轿车内饰件，车门内 剑麻/聚氨酯泡沫 饰板，吸噪声板，提 高 NVH①指标等 汽车装饰部件，如车 洋麻/聚丙烯 亚麻、剑麻毡/环氧 亚麻/聚丙烯 洋麻、大麻/聚丙烯 亚麻、剑麻/聚丙烯 洋麻、大麻/聚丙烯 大麻/聚丙烯 门面板、 座椅、 靠板、 Volvo， Saab， Renault， Ford 顶棚、行李盘 车门面板、车内部件 冷却器架、引擎挡板 车门面板、内饰件 座椅后背、车门面板 车门面板 发动机护罩 Mercedes-Benz E Ford SAAB 9S Mercedes M，Ford，GM Ford Mondeo Audi，Toyota，Rover Mercedes，Benz，Ford 部分应用
轻质热塑性复合片材制备 —— 喷动流化床预混工艺
发明专利：01112947.6 ；WO02/94430A1
轻质片材——成型
轻质片材——性能
轻质复合片材的力学性能
厚度（mm）
相对密度 玻纤含量（％） 面密度（g/m2） 拉伸强度（MPa） 拉伸模量（MPa） 弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa） 2.0 0.5 50 1000 11.81 1452 20.87 1361 230 3.0 0.33 50 1000 7.30 914 16.44 932 216 4.0 0.25 50 1000 3.01 232 3.34 187 91
先进复合材料、钢和铝在车身 减重方面的对比
材料类型 高强度钢 铝 先进复合材料 减重百分比 25－35％ 40－55％ 50－67％
不同材质的汽车零部件在制造中耗能不同，以生产质量相 同（450克）的零部件为例，采用塑料或复合材料所耗能源 折合汽油3.8－4.5Kg，若采用铝或钢，所耗能源折合汽油 5.6－6.8Kg。 此外，塑料模具费用是钢制件模具费用的10～20％。提高 塑料零部件的设计自由度不提高成本，从开发到批量生产 周期短。
专用性能与综合性能的平衡
通用性能 专用性能 综合性能
材料的复合形式
注塑产品
片材模压产品
根据具体需要选择合理的工艺
特点及应用前景
改善了纤维地域选择的局限性
复合材料性能改善的针对性，可控性
NMT 制备技术
轻质热塑性片材
面密度600～2000g/m2 (传统片材4000～5500 g/m2） 体密度0.3～0.8kg/cm3 (传统片材1.1～1.3 kg/cm3 ）
Sisal Jute Flax Cotton E-glass
Carbon
1.4
1.4-1.8
4000
230.0-240.0
A.K. Bledzki, J. Gassan.
Prog. Polym. Sci. 1999( 24 ) ：221–274
天然纤维改性的潜力，源头控制（生物矿化）
材料
拉伸强度/Mpa
改善复合材料性能的途径（4）
混杂增强
无机填料与天然纤维混杂
不同种类的天然纤维之间混杂
Tensile Tensile Flexural Flexural Impact Strength(MPa) Modulus(MPa) Strength(MPa) Modulus(MPa) Strength(J/m) WT TEOS(m) CaSiO3(m) Mica Talc wollastonite 28.58 42.61 41.43 42.21 41.68 42.77 3927 4869 4608 4079 4022 4065 44.83 55.99 60.75 58.45 58.14 57.48 2543 3399 3003 2709 2876 2683 61.8 45.5 31.6 31.9 37.5 37.4
缺口冲击强度（J/m ）
轻质片材——性能
优越的吸声性能
轻质片材——应用
车顶：等比例缩小
尼桑Xterra轿车车顶衬里
轻质片材——应用
轻质片材——应用