天然纤维增强复合材料的优势及应用前景

复合材料因为比强度高、密度低、具有可设计性而成为代替钢铁的热门材料，近几年得到了迅速发展，尤其是有关玻璃纤维增强复合材料的技术已经比较成熟并且在汽车行业获得了大量应用。但是，玻璃纤维对人体有害，并且熔融后容易粘结，造成回收利用困难。而天然纤维却是可回收、可降解、可利用、可再生的，焚烧时无毒物排放，填埋后可生物降解，并且可以循环利用；天然纤维可以采用一步法成型，与其他材质粘接比较容易，生产过程中一般不用胶粘剂。所以天然纤维是环保型材料。

天然纤维在节能方面的优势也是非常明显的，如竹纤维生长期短、对生长环境要求不高，生长过程无需农药和化肥。天然纤维在生长、收获和加工过程中的能量消耗较少，生产过程无“三废“污染、使用过程也无有害的游离化学物质析出。

另外，天然纤维复合材料一般使用聚酯或聚丙烯为基体树脂，使用木纤维、麻纤维和其它天然纤维（秸秆、竹子、甘蔗、椰壳等）为增强材料。基体树脂价格低廉，纤维原材料来源广泛、价格也都非常低，所以天然纤维复合材料有其它复合材料无法比拟的价格优势。而且，天然纤维复合材料的比强度还高于玻璃纤维复合材料，采用天然纤维复合材料代替玻璃纤维复合材料制造汽车零部件可以实现5%～15%的轻量化。

目前，发达国家已经有很多天然纤维增强复合材料的研究成果应用于汽车行业，取得了相当好的效用，特别是近些年开发出来的新型天然纤维复合材料，纤维含量更高、密度更低、性能更加优异。新型轻质天然纤维增强复合材料密度一般小于1 g/cm3，麻纤维或竹纤维含量高达60%以上，甚至达到70%。天然纤维增强复合材料的能量吸收能力好、耐冲击无脆性断裂，用于生产汽车门护板对提高汽车的安全性很有利，而且比一些传统材料减重20%以上。采用半硬质聚氨酯弹性体和麻纤维复合材料生产的汽车顶棚等内饰件，不需要经过制毡过程，与传统三明治结构的顶棚相比，工艺简单、强度高、减重10%以上。竹纤维复合材料的隔热性能和吸音性能好，用于汽车内饰能有效降低噪声；而且天然纤维增强复合材料燃烧速度低或不燃烧，耐冲击性能好，能提高汽车的安全性。

现在，在线生产的天然纤维复合材料和产品已经开发出来，因为采用的是直接挤出注塑成型的工艺，因此复合材料只经历了一次加热过程，这可以减少天然纤维这类热敏感材料发生热降解。通过在线生产，采用挤出模压或挤出注塑工艺生产汽车外装饰件（包括发动机罩、扰流板和挡泥板等）。

总之，天然纤维增强复合材料是一种极有发展前途的环保材料。据专家评估，5年后其应用将超过玻璃纤维。