新型環保技術 生物基復合材料成為大勢所趨

新型環保技術 生物基復合材料成為大勢所趨

聚合化合物應用于很多領域，包括汽車、航空和建筑行業。纖維增強型聚合物與未增強型相比，硬度、機械性能、延伸性、彎曲性、抗沖擊強度、拉伸強度更為優異。聚合物內部的纖維將塑料緊緊結合在一起，在壓力下的抗變形、抗破損性能優異。不過性能優異程度取決于多個方面，包括：纖維的尺寸(長度和寬度)、聚合物內纖維的密度、纖維和聚合物之間的粘合力以及纖維本身缺陷和形變。

由于纖維增強型聚合物被大量應用于大型工業領域，所以自然而然大家就比較關心它們的環境影響。石化基聚合物生產過程中對環境會造成一系列的危害，并且需要大量的石油這一有限資源。纖維本身一般是由玻璃和碳構成，其生產過程中也有自己的隱憂。除環境方面的影響外，復合材料成本也是一個重要因素，玻纖和碳纖本身生產成本就相對比較高，而波動的油價也意味著與之相關的復合材料總體價格也不穩定。成本和環境兩方面的擔心驅使業界去開發一種新材料，在與當前復合材料機械系性能類似的前提下成本更低，工藝更環保。這種新材料就是天然纖維增強型聚合物，這類聚合物的纖維或聚合物原料或兩者都是來自于可再生資源。天然纖維增強型聚合物目前正由積極研發新型復合物的研究者們進行評估。

與傳統石油基塑料、玻璃和碳纖維相比，這類復合物的明顯優勢是生物材料成本更低，而且原料資源可再生，密度也比傳統玻纖或碳纖增強型塑料低。不過，要想取代當前使用的某些或所有纖維增強型塑料，必須保證生物基復合材料擁有合理的機械性能。

現在已有的生物基聚合物是從淀粉、糖類、植物油和大豆中提取的。這類塑料已經應用于很多消費領域;然而，對于其在工業領域的應用大家比較保守，因為很多生物基聚合物適用期有限。石油基塑料目前使用的性能增強型天然纖維來在于亞麻、大麻、洋麻劍麻，另外還有幾種備選天然纖維如黃麻纖維和椰子纖維。天然纖維增強型的石油基塑料已經應用于汽車領域生產各種內部和非結構性組件，包括杯架、門板和后備箱邊線。汽車當前組件如保險杠是由玻纖復合材料制作，它可以使用混合天然和玻纖復合材料代替，后者擁有相似甚至更優異的性能。總體來說，大部分天然纖維增強型復合材料的機械性能略遜于傳統材料，不過使用混合纖維將減少對玻纖和碳纖的依賴，極大的降低成本和環境影響。

另外一個擔心是天然纖維和生物基聚合物的壽命，在使用壽命方面無論是生物基還是石油基聚合物都要面對這一問題。天然纖維易受水份影響，這將導致纖維膨脹和降解，引起性能下降。降解也會導致產生氣味，這對于汽車內部件而言是很嚴重的問題。此外，生長環境的差異導致天然纖維性能的參差不齊，這也會影響其增強聚合物的性能。不過經過化學處理可以降低天然纖維的吸水性，提高其穩定性。還可使用各種納米技術涂料提高天然纖維性能。

盡管實現生物基復合材料全面應用于工業領域還需要很長的路要走，但是新型環保技術是大勢所趨。生物基纖維和混合復合物所帶來的生態和經濟好處驅動著一大幫研究機構投入到此類工業和處理技術的研究中，他們志在獲得高性能、耐用的生物基纖維增強復合材料，改變這一行業面貌。（含）