用天然纤维增强工程热塑性塑料

多年来，玻璃纤维和碳纤维一直统治着增强材料的世界。制造商要求高性能、低成本和轻质的纤维用于高度工程化的树脂。直到最近，大多数用于这些树脂的增强材料都是合成的。

随着制造商寻求使用新材料生产高性能、低碳足迹的产品，天然纤维作为可持续的替代品重新出现。

早在20世纪30年代，工业大麻成为美国禁毒战争的附带损害。在此之前，亨利·福特成功地制造了数千辆使用大麻纤维作为加固材料的汽车。作为为数不多的高性能天然纤维之一，大麻的法律地位使世界在使用生物基材料的产品商业化方面落后了几代人。

其他的天然纤维，如用于服装的棉花和用于亚麻布的亚麻纤维，已经使用了几个世纪。但由于缺乏可靠的供应链、产品一致性或市场开发，天然纤维增强材料在复合材料中的使用一直受到限制。天然纤维还需要以特定的方式进行设计，以增强它们在塑料中的粘合和性能。

幸运的是，2018年的农业法案使工业大麻在美国政府眼中完全合法。这为工业大麻供应链的创建打开了大门，有助于在整个制造业创造更强、更轻、更便宜和更可持续的产品。

在过去的几年里，美国的汽车原始设备制造商和他们的供应商已经开始投资于大麻填充塑料的研发。另一方面，欧洲制造商几十年来一直在使用天然纤维增强材料来减少复合材料的碳足迹和重量。

今日，天然纤维最适合用来增强玻璃和碳纤维，以创造独特的机械性能

例如，今年早些时候，宝马(德国)参与了Bcomp(瑞士)的超额认购3500万美元的B轮融资。Bcomp是一家由天然纤维制成的高性能复合材料制造商。宝马与Bcomp的合作，以及它在i3电动车(EV)中使用麻纤维增强复合材料的历史，证明了大型制造商正在投资于碳足迹更小的高性能解决方案。其他欧洲公司，如汽车制造商保时捷(德国)，已经在其718 Cayman GT4 Clubsport型号中应用了天然纤维增强复合材料。

Bcomp专注于编织天然纤维垫，用于聚丙烯汽车应用中的热成型和压缩成型。Heartland(美国)是一家材料创新公司，将大麻纤维作为聚合物的增强材料。该公司专注于非织造材料的应用，以减少塑料、橡胶和泡沫的碳足迹。Heartland和Bcomp还提供工程天然纤维增强剂，以解决整个制造业的可持续性问题。

  

汽车行业降低原材料成本、重量和碳足迹的效率目标，促使供应链重新审视长期使用和依赖的材料。例如，30%玻璃纤维填充尼龙的碳足迹并不是特别有吸引力，而尼龙是汽车制造的支柱。像工业大麻这样的负碳轻质纤维可以解决这个可持续发展问题。秘诀是要知道正确的配方可以创造出之前没有出现的性能特性。

如今，天然纤维最适合用来增强玻璃和碳纤维，以创造独特的机械性能。将具有高刚度特性的玻璃纤维与具有高模量特性的大麻纤维混合，可以创造前所未有的性能，重量更轻，碳足迹更低。大麻还可以用来代替滑石粉、碳酸钙、炭黑和其他常用的矿物质等添加剂。

对于那些没有接触过纤维素材料的人来说，将天然纤维混合到传统的热塑性塑料中并不简单。如果没有合适的添加剂，生物基材料和石油基塑料会出现粘结和性能问题。例如，天然纤维填充尼龙的细微差别之一是材料的运行温度。通常情况下，尼龙的熔点接近天然纤维的降解点。知道如何找到这种温度平衡意味着高性能尼龙和设施中篝火气味间的区别。

寻求减少碳足迹的制造商可能会寻找更多使用天然纤维来取代传统纤维和添加剂的机会。对许多公司来说，从增强技术入手已经成为他们涉足可持续材料领域的一种简单方法(而不必一头扎进去)。

对于大多数制造商来说，未来几年将出现的实质性变化是基于已融入世界上最大组织的可持续发展授权。这些可持续发展举措大多是由《巴黎气候协定》推动的，该协定的成员国已着手要求各国到2050年实现净零碳排放。各行各业的大公司也对合作伙伴和政府做出了类似的承诺。随着美国证券交易委员会最近宣布了与气候相关的信息披露，上市公司将被迫在其财务报告中报告其第1、2和3的排放量。

报告公司的第3范围排放量将通过发生在价值链上下游的间接排放进行量化。这一计算将包括制造商购买的每磅原材料的碳足迹。这意味着，如果一家公司想向上市公司供应材料或零部件，他们必须能够提供碳足迹数据，以符合美国证券交易委员会的规定。

随着这些要求在未来几年逐步实施，原材料供应商将必须有效地量化生产和分配每磅材料所需的二氧化碳。在短期内，原材料供应商应该定位自己，帮助客户超越他们的可持续发展要求。他们可以通过获取可靠的生物材料供应链来实现这一目标，这些生物材料可以替代开采的石油基纤维和添加剂。长期来看，随着上市公司在2024和2025财年的分阶段进行，最大的原材料供应商需要准备好碳足迹数据。

虽然对大多数公司来说，获取可靠的生物材料和生物化学品供应链的问题仍然存在，但ESG(环境、社会和治理)投资占美国管理资产总额的三分之一，大量投资被用于更有效的碳足迹解决方案。

帮助最大的制造商使用低碳足迹的材料和技术的公司将在ESG驱动的世界中获胜。同样，引领可持续材料创新的制造商和供应商也将成为首选的解决方案提供商。