“像木材一樣可釘可鉚，點(diǎn)燃10秒后離火自滅，不會(huì)翹曲也不發(fā)生霉變，而且價(jià)格比普通木材還要低……”近期，中科院寧波材料所研究員朱錦將草本植物纖維與塑料樹(shù)脂結(jié)合，研制出了一種新型的仿木材料——植物纖維高分子復(fù)合材料，并且其對(duì)水火還具有“免疫”屬性。
據(jù)了解2017年，中國(guó)人造板材產(chǎn)量超過(guò)3億立方米，其中60%的原材料依賴(lài)進(jìn)口。而各類(lèi)秸稈可收集量超過(guò)8億噸，其中只有極少部分得到有效再利用。
“纖維復(fù)合材料的歷史可追溯至古代。古人將稻草或麥秸混入粘土增加粘土強(qiáng)度用以建造房屋，就是一種纖維復(fù)合材料的利用。”朱錦表示，由于秸稈難于收集處理，且易腐、易燃、易吸水，在現(xiàn)代復(fù)合材料中很難見(jiàn)到它們的身影。
(植物纖維高分子復(fù)合材料制備過(guò)程)
在研制材料的過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)采用了三種方法，克服了秸稈的易腐、易燃、易吸水的特性。
首先是采用了強(qiáng)力共混攪拌扭矩的硬件設(shè)備，讓高含量的植物纖維與塑料樹(shù)脂進(jìn)行充分共混，使成品的力學(xué)性能遠(yuǎn)高于市場(chǎng)上的木塑復(fù)合材料。
其次選用了合適的相容助劑，改善親水植物纖維與疏水性高分子樹(shù)脂之間的相容性，提高兩者在微觀(guān)層面的結(jié)合力，讓植物纖維高分子復(fù)合材料具有了高強(qiáng)度、高模量，同時(shí)采用“內(nèi)潤(rùn)滑”加“外潤(rùn)滑”的復(fù)配潤(rùn)滑劑體系，降低了熔體的內(nèi)部粘度，減小了熔體與設(shè)備之間的摩擦。
第三，采用植物纖維與樹(shù)脂基體分步阻燃化的方案，先用水對(duì)植物纖維進(jìn)行簡(jiǎn)單的噴淋，再用常規(guī)的加工方法與環(huán)保型阻燃劑，使樹(shù)脂獲得足夠的阻燃能力，植物纖維復(fù)合材料點(diǎn)燃10秒后，離火便自動(dòng)熄滅。
目前，該研究團(tuán)隊(duì)已能制備出植物纖維填充量高達(dá)80%的植物纖維高分子復(fù)合材料。并使產(chǎn)品在成本與使用性上取得了良好的平衡。”朱錦表示，研發(fā)植物纖維高分子復(fù)合材料，不僅可以減少對(duì)木材的依賴(lài)，將樹(shù)木歸還于森林，而且對(duì)于環(huán)境保護(hù)也有著積極的促進(jìn)作用。