林业科学

作者：王翠翠,李明鹏,王戈,顾少华,程海涛*

单位：国际竹藤中心 北京 100102

关键词：植物纤维,热塑性聚合物,预浸料,制备技术,汽车工业,轻量化

基金：“十三五”国家重大研发计划课题(2017YFD0600802);国家自然科学基金项目(32101607)

作为一种天然高分子材料，植物纤维来源丰富，成本低廉，密度小，比强度、比模量高，被认为是最具前景的生物可降解再生资源，其增强复合材料利用价值高、环保无污染，既可显著减少化石燃料的使用，也可降低温室气体排放量，具有巨大的市场价值和发展前景，如何高效利用植物纤维资源、开发高附加值实用产品、拓宽应用领域已成为科研界和工业界的研究焦点。在汽车轻量化趋势下，以植物纤维替代玻璃纤维等增强复合材料，不仅能降低生产成本、减少加工能耗，还有利于汽车零部件产品绿色循环低碳生命体系的构建，从而有效推动汽车工业的可持续发展。预浸料作为先进复合材料产品的中间体，对汽车轻量化的发展具有举足轻重的作用。本研究从植物纤维/热塑性聚合物预浸料着手，概述对其研究的必要性，并介绍增强相连续植物纤维的制备技术以及连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料常用制备技术的优缺点和关键技术难点，重点从熔融浸渍、挤出-压延、薄膜层叠、熔融沉积成型等方面阐述连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的新兴制备技术，同时总结植物纤维/热塑性聚合物复合材料在汽车轻量化领域的应用，对比分析汽车传统门饰板和保险杠与薄壁化门饰板和保险杠的质量和生产成本，以期为连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料在汽车轻量化领域占据一席之地提供理论支撑。最后，对连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的研究趋势进行几点展望，指出在以后研究工作中，可重点研究连续植物纤维的制备技术和均匀分散，有助于更薄预浸料的开发，从而消除纤维屈曲，提高结构可设计性，进一步降低制品成本；为实现低孔隙率、质量上乘、性能优异的连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的稳定生产，可有效联用现有制备技术，扬长避短，还可理论实践相结合进一步研制新的制造设备，改进生产工艺，实现材料、设备和工艺的一体化发展；同时，为促进连续植物纤维/热塑性聚合物预浸料的良性发展，有必要加快建立标准化评价体系以规范市场。

来源：2021年第9期

《林业科学》期刊编辑部

查看林业科学杂志2021年第9期