加秸秆、混纤维,什么是生物基复合材料?发展历史及工艺简介
TK生物基材料报道,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
基体树脂:淀粉改性类、生物基聚氨酯(微发泡)、生物基环氧类层压复合材料
02发展历史及工艺简介
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。
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