发展历史及加工工艺全解读：什么是生物基复合材料？

植物短纤维——生物基复合材料是近年来兴起的一种新型材料，主要原料取材于农作物秸秆短纤维、竹子短纤维、麻短纤维等。

通过与生物基树脂如改性淀粉、大豆蛋白胶、聚乳酸等复合，进行模塑、注塑、3D打印可制成一次性餐饮容器具、可控降解容器、工艺品、日用品、建筑板材、工业包装等物品。

植物短纤维——生物基复合材料产品具有强度高、表面纹理自然，质朴，颜色鲜艳，质感新颖等特点，可以取代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品，废弃后可生物降解，是一种新型环境友好材料。

植物短纤维——生物基复合材料（从产品组成来说）是利用短麻纤维、竹纤维或稻壳、稻草、秸秆、玉米秸秆、棉花杆、竹屑等农作物秸秆或其他植物的秆茎，粉碎成10~100目的植物纤维或片束，再和改性的天然胶黏剂（基体）混合成符合原料，然后模压或注塑成型；

生物基复合材料天然成分可达60%~90%以上；可制成一次性餐饮容餐具、可控降解容器、工艺品、日用品、建筑板材、工业包装等物品。

短纤维——生物基复合材料降解循环示意图：

短纤维——生物基复合材料可按成型方式、基本材料类型、植物短纤维类型进行分类。

就物理性质而言，植物短纤维——生物基复合材料具有强度高、表面纹理天然、质朴、颜色鲜艳、质感新颖、适合制作多次、反复使用的物品，经过近十年的研发，现在制成的产品可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品。

某款产品物理指标：密度1.1~1.4，静曲强度 -25Mpa，抗拉强度 -2MPa，弹性模量2700MPa，

短纤维复合材料以植物短纤维为增强材料，生物基树脂为基体材料，两种性能各异的材料经过复合后整体性能得到较大提高。按照复合方式的不同可分为均相复合材料和层压复合材料。

• 均相复合材料

   

增强纤维：植物短纤维如秸秆、芦苇、棉杆，生产方法：机械粉碎、爆破分离、柔丝

• 层压复合材料

1.发展历史和下游应用

第一阶段：

植物纤维可降解材料，主要产品时一次性可降解餐具（1995-2001年）

第二阶段：

植物纤维环保材料及系列制品；主要产品是一次性餐具、容器、工艺品、日用品、产品包装等。（2002-2005年）

第三阶段：

淀粉基（明胶等其他高分子材料）天然纤维复合材料（秸秆纤维） 2005-2007年

第四阶段：

生物基材料（2007年至今——生物基材料国标制定）

植物短纤维复合材料的下游应用：

2.制造工艺

基体材料：

生物基聚合物、淀粉衍生物、或其他天然高分子材料改性，在工厂设立反应车间，生产身顾问及胶体材料

物料混合：

在工厂设立混料车间，用特制混合机对物料进行混合交联

模塑成型：

在工厂设立主车间，设备为热压机，混合原料加入不同形状的磨具，经高温高压成型，每个成型周期约2~3分钟

注塑成型：

拉西测试

定型：

生物基材料含水分较高，在成型工艺极端排除部分水分，在出模后仍有较高水分，可选自然干燥要求环境湿度不大于60%，产品产量较大时用烘干机烘干。

3.相关技术

• 高天然成分含量材料配方混合反应技术

材料中天然植物纤维和天然高分子如淀粉等比例60%~98%，其余2%~40%为天然高分子改性剂，改性剂选用环保的水溶性合成高分子材料，通过混合反应制成生物基材料。

• 天然纤维制取，筛分及表面处理技术

主要原料为各种秸秆，需进行粉碎、分离、分选及表面处理，以提高强度、耐温、防水等性能。

• 高含水分物料交联固化成型工艺控制技术

传统高分子材料成型要求材料水分含量小于1%，才能不影响材料加工性能，我们的材料在加工成型过程中水分含量10%~25%，其成型工艺是整套技术的关键。

来源：力美新材料

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：发展历史及加工工艺全解读：什么是生物基复合材料？