宁春平㊀易玉华∗
（华南理工大学机械与汽车工程学院㊀广东广州５１０６４０）
摘㊀要：介绍了竹纤维的化学组成㊁结构形貌和性能特点，综述了竹纤维在聚氨酯增强材料㊁吸附材料和隔音材料中的应用，最后对未来竹纤维在聚氨酯中应用的研究方向进行了展望㊂关键词：竹纤维；聚氨酯；吸附；隔音 中图分类号：ＴＱ３２３ ８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００５－１９０２（２０２０）０６－０００５－０３㊀
∗㊀
通信联系人：易玉华，高级工程师，硕士生导师，主要研究方向为橡塑改性及加工㊂
㊀㊀聚氨酯是一类具有软硬段嵌段分子结构的高分子材料，原料配方可调控性强，力学等性能变化范围十分宽广㊂尽管聚氨酯拥有诸多优良性能［１－２］，但
单一的聚氨酯材料难以满足某些更高及特殊的使用要求［３］㊂近年来，使用纤维增强聚氨酯复合材料成为制备高性能聚氨酯材料的重要途径之一㊂ 竹纤维是一种可以完全降解的生物质纤维，纤维素含量在６０％以上，纤维素分子的线形结构和多羟基特点使其可以形成大量氢键和高结晶度晶区，是竹纤维强度的主要来源，也是竹纤维在增强聚氨酯复合材料中的应用基础［４－５］㊂竹纤维以束纤维或微原纤维形态存在㊂束纤维直径大多在１００μｍ以上，由木质素将微原纤维粘结而成，有研究报道竹纤维拉伸强度和模量可达５７５ＭＰａ和４０ＧＰａ［４］，微原纤维拉伸强度甚至高达１６１０ＭＰａ［６］，因此竹纤维对聚氨酯具有优异的增强作用㊂
竹纤维表面有很多纵向沟槽，横截面则呈中空
扁圆形并具有较大的内腔表面积［４］㊂这些独特的结构使得竹纤维的吸音性㊁透气导湿性及对小分子的吸附性都非常好，从而让竹纤维在聚氨酯吸附材料和隔音材料中得以应用㊂
本文对竹纤维在聚氨酯材料增强㊁吸附和隔音方面的应用进行简单的综述㊂１ 竹纤维用于聚氨酯增强材料
竹纤维轻质㊁高强且表面含有羟基，是聚氨酯的优良增强材料㊂经表面处理后的竹纤维可提高与聚氨酯的界面粘接，对聚氨酯复合材料具有更好的增
强效果㊂
Ｓâｎｃｈｅｚ等［７］对竹纤维／生物基聚氨酯复合板材
进行了系列研究后发现，与其它纤维相比，竹纤维具有明显的优势，竹纤维／蓖麻油基聚氨酯复合板材的弹性模量可达８００ＭＰａ，而香蕉茎纤维仅为５４ＭＰａ㊂通过碱处理，制备了一种碱处理竹纤维／蓖麻油基聚氨酯复合板材，其压缩强度达１４ＭＰａ，优于９ ５ｍｍ厚商用刨花板的压缩强度（１０ＭＰａ），该复合板材密度为１ ０８ｇ／ｃｍ３，是一种优良的轻质板材㊂通过手糊模压成型制备的竹纤维增强双组分聚氨酯板材，拉伸强度为８ＭＰａ，可满足９ｍｍ厚的中密度纤维板拉伸强度６ＭＰａ的使用要求㊂如将竹纤维进行等离子处理，复合板拉伸强度可达更高㊂这种竹纤维／聚氨酯复合板材可作为结构材料应用于梁㊁屋顶㊁水箱及室内装饰板等场合［８］㊂楼利琴等［９］研究发现，合适浓度的碱处理可显著提高竹纤维对聚氨酯的增强效果㊂与纯聚氨酯相比，当分别采用质量分数为５％和１５％的碱液浸泡处理竹纤维，聚氨酯中竹纤维质量分数均为５％时，所制备的聚氨酯复合材料拉伸强度分别为２０ ５７ＭＰａ和４２ ５１ＭＰａ，均高于纯聚氨酯的拉伸强度（１３ ７１ＭＰａ）㊂但碱处理浓度为２５％时，同样纤维含量的聚氨酯复合材料拉伸强度为３７ ２５ＭＰａ㊂由此看来，采用质量分数为１５％的碱处理竹纤维时对聚氨酯增强效果最佳㊂Ｌｉ等［１０］发现，竹纤维粒径为２５０ ５００μｍ，质量分数为５％时，竹纤维／油酸基多元醇型聚氨酯复合泡沫材料的密度和纯聚氨酯泡沫密度分别
为９０ｋｇ／ｍ３和８７ｋｇ／ｍ３，两者密度相差不大，而弯
㊃
５㊃２０２０年第３５卷第６期２０２０．Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．６
聚氨酯工业
ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹ
曲和压缩强度比纯聚氨酯泡沫分别提高９％和２０％；竹纤维用碱液处理后，竹纤维／聚氨酯复合泡沫的弯曲和压缩强度比纯聚氨酯泡沫分别提高１７％和２２％，比采用未经碱处理竹纤维所制备的聚氨酯泡沫性能进一步提高㊂Ｍａｓａｈｉｒｏ等［１１］研究发现，当竹纤维在复合材料中的质量分数为８０％时，竹纤维增强的聚氨酯硬泡材料的比强度和比模量分别达到３９和８５０Ｎ㊃ｍ／ｋｇ，比纯聚氨酯硬泡材料分别提高了６１０％和９６０％㊂
２㊀竹纤维用于聚氨酯吸附材料
关于竹纤维／聚氨酯复合体系用于吸附材料的专利较多㊂竹纤维独特的中空结构赋予其优异的吸附性能，其在制备吸附异味㊁降低挥发性有机化合物（ＶＯＣ）含量的复合材料中前景广阔㊂
姚华平［１２］发明了一种低ＶＯＣ车用短切竹纤维增强／大豆油基聚氨酯复合板，竹纤维起到吸附有害气体的功效，在纳米铁基二氧化钛复合光催化剂的作用下实现吸附气体的分解㊂该竹纤维／聚氨酯复合板材气味等级较低，其承重性㊁耐水性和抗冲击性能均优于现有车用顶篷材料㊂
关于竹纤维在吸附材料中的应用更多是以竹炭粉末的形式，竹炭粉末是竹子经过高温处理再粉碎而成，是天然竹纤维的一种利用形式㊂竹炭粒子具有疏松多孔结构，吸附性极强，可作为其它合成纤维的改性剂，如将竹炭粉末加入合成纤维熔液中纺丝可制成具有吸附性的纤维，将竹炭粉末引入发泡材料中则可提高复合材料吸附性能㊂Ｒｅｎ等［１３］采用一步发泡法制备了竹炭／聚氨酯复合发泡材料㊂扫描电镜图表明，复合材料表面十分粗糙，对四氯化碳的最高吸附量达３７ １ｇ／ｇ，比纯聚氨酯材料提高了３２％，而且使用５次以内吸附量没有明显下降㊂３㊀竹纤维／聚氨酯复合隔音材料
噪音污染对人的身心健康影响很大，力学强度优异的竹纤维引入聚氨酯发泡将影响泡孔大小和形态结构，可制备很好的隔音降噪材料㊂
Ｃｈｅｎ等［１４］将竹屑和小竹条引入聚氨酯发泡体系，发现适量加入这两种类型竹纤维均能提高聚氨酯泡沫材料的泡孔尺寸和气流阻力，使得复合发泡材料的吸音系数和吸音性能比纯聚氨酯发泡明显提高，在１００ ６３０Ｈｚ的低频区效果尤其显著（纯聚氨酯发泡低频区吸音性相对较差）㊂其中，泡沫含有质量分数６％的竹纤维时，竹纤维聚氨酯复合泡沫的气流阻力和噪音衰减系数（ＮＲＣ
值）分别比纯聚氨酯泡沫提高１２６％和８％，对应在２５０ ３１５Ｈｚ频率区的吸音系数提高５０％ ６０％，而且其隔音性在全频区均高于纯聚氨酯发泡材料㊂
楼利琴等［１５］通过模压成型制备了竹纤维／聚氨酯复合材料，发现碱处理后采用直铺法制成的复合材料在１５０ ５００Ｈｚ及１０００Ｈｚ以上频率区的隔音性能明显增加，这是由于碱处理使得纤维束分离，纤维比表面积增大，与基体界面结合力和相容性增加，透气性变差，使得聚氨酯复合材料隔音性能增强㊂专利［１６］通过热压成型制备了竹纤维／聚氨酯复合板材，该板材不仅蓄热保温㊁隔音效果优良，且抗压㊁抗弯断裂等力学性能好㊂李婷婷等［１７］对竹粉简单烘干热处理后，通过熔融共混和热压发泡法制备了竹纤维／热塑性聚氨酯复合泡沫，发现竹纤维的加入使聚氨酯复合材料的吸声性能有所改善㊂竹纤维／聚氨酯复合体系隔音性能的改善使其比合成纤维／聚氨酯复合材料在成本㊁环保和综合性能上更具竞争力㊂
４㊀展望
竹纤维特殊的化学组成和结构，赋予其轻质高强和优异的吸附透气特性，在改善聚氨酯力学强度㊁吸附性能和隔音方面应用前景良好㊂目前有关竹纤维／聚氨酯复合体系的研究相对较少，如何充分发挥竹纤维更多天然特性，使复合材料具有更高力学强度仍需很多研究工作，另外竹纤维的有效改性及其与聚氨酯的复合工艺也有待进一步研究㊂
参㊀考㊀文㊀献
［１］㊀赵菲，孙学红，郝立新，等．聚氨酯弹性体的力学性能影响因素研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２００１，１６（１）：９－１２．
［２］㊀张晓蕾，周海军，李彦涛．浇注型聚氨酯弹性体的制备与阻尼性能研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１９，３４（４）：５－７．［３］㊀李金刚，韩红青，贾林才，等．聚醚酯聚氨酯弹性体的制备与性能研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１１，２６（３）：１８－２１．［４］㊀ＫＨＡＬＩＬＨＰ，ＢＨＡＴＩＵ，ＪＡＷＡＩＤＭ，ｅｔａｌ．Ｂａｍｂｏｏｆｉｂｒｅｒｅｉｎ⁃ｆｏｒｃｅｄｂｉｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ，２０１２，４２：３５３－３６８．
［５］㊀ＭＵＨＡＭＭＡＤＡ，ＲＡＨＭＡＮＭＲ，ＨＡＭＤＡＮＳ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｄｅ⁃ｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ⁃ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｐｏｌ⁃ｙｍｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０１９，７６（５）：２６５５－２６８２．
㊃６㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷
［６］㊀ＢＯＵＲＭＡＵＤＡ，ＢＥＡＵＧＲＡＮＤＪ，ＳＨＡＨＤＵ，ｅｔａｌ．Ｔｏｗａｒｄｓ
ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｌａｎｔｆｉｂｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＰｒｏｇｒｅｓｓＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，９７：３４７－４０８．
［７］㊀ＳÂＮＣＨＥＺＭＬ，ＭＯＲＡＬＥＳＬＹ，ＣＡＩＣＥＤＯＪＤ．Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｐａｎｅｌｓｍａｄｅｆｒｏｍｂａｍｂｏｏｆｉ⁃ｂｅｒａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１７，１５６：３３０－３３９．
［８］㊀ＳÂＮＣＨＥＺＭＬ，ＡＰＥＲＡＤＯＲＷＡ，ＣＡＰＯＴＥＧ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｌｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐａｎｅｌｓｍａｄｅｗｉｔｈｇｕａｄｕａｆｉｂｅｒｓａｎｄｐｌａｎｔｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｒｏｐｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ，２０１８，１２５：３３－４０．
［９］㊀楼利琴，任烨华，傅雅琴．竹原纤维／聚氨酯复合材料的力学性能［Ｊ］．纺织学报，２０１５，３６（１１）：６３－６７．
［１０］ＬＩＪ，ＪＩＡＮＧＪＣ，ＸＵＪＭ．Ｂｒａｎｃｈｅｄｐｏｌｙｏｌｓｂａｓｅｄｏｎｏｌｅｉｃａｃｉｄｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｓｒｅｉｎ
ｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ［Ｊ］．ＩｒａｎＰｏｌｙｍＪ．２０１６，２５：８１１－８２２．
［１１］ＭＡＳＡＨＩＲＯＦ，ＳＨＩＧＥＯＨ，ＴＡＴＳＵＫＯＨ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆｆｉｌｌｅｒｓｈａｐｅｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｉｇｉｄＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＭａｃｒｏｍｏｌＳｙｍｐ，２００３，１９７（７）：
２３１－２４１．
［１２］姚华平．一种环保型除醛护墙板：中国，２０１９１０４０８３５２ ３［Ｐ］．２０１９－０７－２６．
［１３］ＲＥＮＬＬ，ＱＩＵＺＷ，ＷＡＮＧＺＱ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｃａｒｂｏｎ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｓｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｖｅｏｉｌ／ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３２（７）：１８７２－１８７８．
［１４］ＣＨＥＮＳ，ＪＩＡＮＧＹ．Ｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｓｔｕｄｙｏｆｐ
ｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｗｉｔｈａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｌｅａｖｅｓｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍ⁃ｐｏｓｉｔｅｓ，２０１６，３９（４）：１３７０－１３８１．
［１５］楼利琴，傅雅琴．竹原纤维／聚氨酯复合材料的隔音性能［Ｊ］．纺织学报，２０１７，３８（１）：７３－７７．
［１６］邱新华，邱新明，刘琴，等．一种内墙保温用竹纤维板及其制备方法：中国，１０８０９８９６４Ａ［Ｐ］．２０１８－０６－０１．
［１７］李婷婷，江学良，李菁瑞，等．纤维／聚氨酯泡沫复合材料的制备及吸声性能研究［Ｊ］．胶体与聚合物，２０１８，３６（４）：１５７－１５９．收稿日期㊀２０２０－０７－１１㊀㊀修回日期㊀２０２０－０９－２１
ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢａｍｂｏｏＦｉｂｅｒｉｎＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ
ＮＩＮＧＣｈｕｎｐｉｎｇ，ＹＩＹｕｈｕａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｓｉｎｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ａｄｓｏｒｂｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｏｕｎｄｉｎｓｕｌａ⁃ｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒｓｉｎｐｏｌｙｕｒｅ⁃ｔｈａｎｅｗｅｒｅａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏｆｉｂｅｒ；ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｓｏｕｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ
作者简介㊀宁春平㊀男，１９９４年出生，硕士研究生，主要从事聚氨酯复合材料方面的研究㊂
中国聚氨酯行业硬泡和软泡协作联盟成立
为引导行业健康发展，保护企业长远利益，中国聚氨酯工业协会泡沫塑料专委会和中国塑料加工工业协会聚氨酯制品专委会日前分别在南京和杭州召开成立大会，联合组建了中国聚氨酯行业硬泡（板材㊁喷涂）协作联盟和软泡协作联盟㊂
参加会议的有中国聚氨酯工业协会吕国会秘书长㊁李建波副秘书长㊁中国聚氨酯工业协会泡沫塑料专委会林霞秘书长㊁中国塑料加工工业协会聚氨酯制品专委会刘卫东秘书长，以及硬泡喷涂㊁板材行业和软泡行业的头部企业代表㊂会议听取了企业代表意见㊁建议及诉求，讨论了未来工作设想，并确定联盟成员单位名单及联盟经费筹集方式㊂中国聚氨酯行业硬泡及软泡协作联盟采用轮值主席制度，轮值期２年㊂会议分别确定了协作联盟首届轮值主席单位：硬泡喷涂协作联盟为烟台市顺达聚氨酯有限责任公司，硬泡板材协作联盟为江苏晶雪节能科技股份有限公司，软泡协作联盟为盛諾集圑㊂
聚氨酯硬泡和软泡联盟分别由专职工作人员负责日常工作，组织实施年度工作计划，为成员单位服务㊂联盟会议将采用线上和线下相结合的方式，每年至少进行一次联盟成员企业线下会议，听取联盟当年工作汇报㊁审计联盟资金使用情况并制定联盟下一年具体工作方向㊂
㊃７㊃
第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀宁春平，等㊃竹纤维在聚氨酯中的应用研究进展
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议