改性木质纤维的制备技术

作者:信息来源 时间:2018-03-08 点击数:

成果研究背景、应用领域

传统复合材料不可回收、不可持续发展的瓶颈,以及未来复合材料轻量化和高强度的要求,使得以天然植物纤维为增强体制备环境友好复合材料成为国内外研究热点。天然植物纤维复合材料与玻璃纤维等其他合成纤维增强复合材料相比,具有密度低、隔音效果好;比强度和比模量高等特点。同时具有价廉质轻,人体亲和性好,其原料属可再生资源,产品可自然降解,能减轻对环境带来的负担等优点。由于天然植物纤维性能的不均一性、易吸湿性以及与基体树脂相容性差等缺点制约了其在复合材料中的应用。通过对天然植物纤维表面化学改性,可降低纤维表面极性,提高纤维与基体树脂之间的相容性,使复合材料的综合性能得到改进,使其在室内装饰、汽车内饰和轨道交通等领域得以广泛应用。

技术突破与创新

本成果以来源于天然桐油资源的桐酸、桐马酸酐甲酯对木质纤维的表面化学改性,开发的改性木质纤维,具有资源丰富价廉、环境友好的优点;同时将长碳链疏水性基团、不饱和共轭双键及羧基等通过化学接枝法引入到木质纤维表面,不仅增强界面润湿性以及长链缠绕提高界面相容性;并在与基体树脂复合过程中可通过活性基团的化学交联反应形成强的化学键连接,增强了与合成树脂的界面结合强度,从而提高了复合材料的综合性能。本成果开发的改性木质纤维可用于增强热塑性和热固性基体树脂复合材料,特别是天然植物纤维增强环氧树脂复合材料。

经济技术指标、投资规模

本成果开发的改性木质纤维为淡黄色或棕灰色粉末,纤维平均长度小于2 mm,含水率小于3 %,疏水性较好,水接触角大于100°,性能稳定。与环氧树脂复合制备复合材料,纤维百分含量能达到70%以上,复合材料的冲击强度>8 KJ/m2,弯曲强度>55 MPa。改性木质纤维市场需求量巨大,可有效替代玻璃纤维和岩棉纤维。

应用前景及经济社会效益

利用可再生生物质资源开发生产高分子新材料,是能源替代和可持续发展的重要途径。改性木质纤维树脂基复合材料与传统玻璃纤维相比,具有原料易得,密度低,可生物降解等优点,在建筑、装饰和汽车等行业具有广泛应用前景。改性木质纤维及其增强复合材料的发展为农林的发展提供了一个新的台阶。以农林剩余物为主要原料,通过表面高效改性技术,制造市场广阔、环境友好和附加值高的绿色增强体纤维是材料业发展的重要趋势。农林剩余物资源十分丰富,有农业秸秆、芦苇、木材加工剩余物等。针对“三农”现状,农林剩余物资源化高值化技术的发展思路应该是“不争粮地、综合高效、因地制宜、多元发展”,通过加快农林生物质工程的技术开发和产业示范,对于社会主义新农村建设、促进节能减排、保护生态环境具有重大战略意义。

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