天然纤维复合材料的应用与发展

1、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：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）无毒、环保，有助于工作环境更健康、更安全。低成本，容易获得。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

2、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

3、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。 汽车工业在不断的寻求价格更 便宜，重量更轻的新材料， 目前的趋势是将麻类纤维应用到汽车

4、工业上， 国外一 些公司对麻纤维在汽车加固材料上应用的研究已经取得了较大的进展， 并逐步走 向产业化。在 2000 年日内瓦汽车展览会上，德国 Audi 公司展出了一辆 Audi Az 中型轿 车。这种车是世界上第一种批量生产的全铝合金车身汽车， 它的重量比一般的轿 车要轻得多。 该车的设计人员为了减轻内装饰件的重量， 选用麻纤维毡增强聚氨 酯树脂制造车门内装饰板。 麻纤维毡是用亚麻纤维和西沙尔麻两种麻纤维加工成 的，其单位面积质量为6001200g/ m20我国正在积极开发天然纤维复合材料在汽车工业的应用， 我国的汽车行业也 已经开始生产和使用不污染环境的麻纤维复合材料汽车内饰物， 除了内装

5、饰材料 外，汽车工业还可应用天然纤维复合材料制造汽车的其它部件0 例如，研究人员 和设计人员正在研究将天然纤维复合材料用于大客车的发动机罩和变速箱盖0 亚 麻纤维 增强聚酯树脂将来可以用作轿车车身底部的结构件0 包括轿车，客车及 货车顶盖、门饰板、高架箱、前后保险杠、仪表板、座椅、汽车专用聚丙烯，麻 纤维复合材料，麻毡，棉基毡，吸音，减震，隔热衬垫等多个系列和种类0产品 具有质量轻，强度高，韧性好，表面光洁，不易变形，装配方便等优点0其单位 面积质量，拉伸强度，断裂伸长率，耐寒冲击率，耐寒尺寸变化率，耐热尺寸变 化率，耐燃烧性能等主要指标均可满足汽车内饰产品的标准要求0 在北美，天然纤维复合材

6、料需求可望在今年达到 8.75 亿磅，建筑物制品， 尤其是复合板材占到销售量的三分之二0 在美国东南和西南地区， 天然纤维复合 材料复合板材都在巨大地增长中， 那些原料是用天然纤维复合材料做的其它建筑 物制品包括有栏杆、篱笆、窗 /门框架，波纹板和木瓦板。在建筑制品市场中影 响天然纤维复合材料重大走向的是：有更多间瑕时间和户外活动的趋向， 已经为复合板材和栏杆制品创造了增加 的需求。天然纤维复合材料复合板材已成为天然木版相比有更大的价格竞争力。 在天然纤维复合材料建筑物制品中， 添加一些添加剂， 如润滑剂和紫外光线稳定 剂等，就大大改善了这些制品的加工性和功能性以及外观性。北美的天然纤维复合材

7、料其它市场尚处于继续开发中。 汽车方面的用途， 主 要是内部的仪表表盘、 导管、搁架和备用轮胎盖般， 都按选择的汽车型号上市了， 在这些用途中， 天然纤维复合材料主要是代替传统的玻璃纤维增强塑料。 它在基 础设施、工业和消费品的用途，还处于开发中。这些用途包括有：铁道护轨、船 用舱壁、铁路枕木、制模板和工作台等。在西欧，天然纤维复合材料制品的市场显然是不同的， 在欧洲， 汽车制品要 占到 3亿磅需求量一半多一点。 德国和奥地利汽车制造公司在利用天然纤维复合 材料于一些汽车零件，如内门板和外踢脚板以及车身底版等方面尤为积极。 在大多数场合中，这些产品是由长天然纤维 -如亚麻、大麻、黄麻或槿麻来增

8、 强各种热固性和热塑性塑料制成的。 即使这些原材料是原生的， 它们制配的零件 则依旧不比金属或传统的玻璃纤维增强塑料做的昂贵。天然纤维增强复合材料除了广泛应用于汽车、 建筑和土木领域外 , 还有其 他各方面的应用 : 利用天然纤维增强复合材料的低密度和环境友好等特点 ,可制 备飞机内饰件 , 如隔板、行李架、地板和天花板等 ; 利用天然纤维增强复合材料 来源丰富、制造成本低、强度高和不破坏森林等特点 , 可将其用于包装运输 , 如 集装箱底板、集装箱内衬板、 铁路平车底板和托板等 ; 利用其防水、耐酸碱腐蚀、 抗霉菌等特点 , 可将其用于露天公共设施 , 如阳台、栅栏、桌椅、花盆和容器等 ; 利用天然纤维具有绝缘的性能 , 可采用注射模塑成型制备天然纤维增强复合材 料电子电器产品 , 如计算机外壳 , 电器耗材等 ; 利用其质轻的特点 ,可用它来制备 体育用品 , 如滑雪板、高尔夫球杆以及枪托， 复合材料船体、座椅、灯、桌子、 座位、外壳、地板、标识、火车内饰件、天然纤维增强蜂窝芯材等等。但是，目前也存在一些影响天然纤维复合材料发展的不利因素。首先，对于复合材料制造商来说，除了木纤维外，适合制备复合材料的天然纤维目前还没有 稳定的供货渠道。其次，天然纤维也存在吸湿性较大，与基