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The Status and Trend of Natural Fiber/Biodegradable Plastic Bio-Composites

天然植物纤维/可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势



全 文 :第 ww卷 第 t期
u s s {年 t 月
林 业 科 学
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天然植物纤维Π可生物降解塑料生物质复合材料
研究现状与发展趋势 3
郭文静 王 正 鲍甫成 常 亮
k中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 由天然植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备生物质复合材料是本世纪新的研究热点 o也是复合材
料科学发展的必然趋势并具有非常广阔应用前景的完全环境友好新材料 ∀本文从复合材料的原材料 !复合途径 !
复合材料性能改善及复合机制等方面论述天然植物纤维Π可生物降解生物质复合材料的研究现状 o并就生物质复
合材料的发展趋势与前景进行分析 ∀
关键词 } 天然植物纤维 ~生物质复合材料 ~聚乳酸k°„l ~聚丁二酸丁二醇酯 ~可生物降解
中图分类号 }×±vux 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lst p stxz p sz
收稿日期 }ussz p sy p sx ∀
基金项目 }中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金k≤„ƒŒ‘×ussz≤sul ∀
3 鲍甫成为通讯作者 ∀
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Κεψ ωορδσ} ±¤·∏µ¤¯ ©¬¥¨µ~¥¬²2¦²°³²¶¬·¨¶~³²¯¼¯¤¦·¬¦¤¦¬§k°„l ~³²¯¼¥∏·¼¯ ±¨¨ ¶∏¦¦¬±¤·¨k°…≥l ~¥¬²§¨ªµ¤§¤¥¯¨
用木材 !麻或农业剩余物等天然植物纤维材料与聚丙烯 !聚乙烯 !聚氯乙烯等各种石油来源塑料复合制
备复合材料在汽车内饰部件 !建筑结构部件 !室内外装修装饰材料等领域已有较广泛应用k≤¯ °¨²±¶oussul ∀
但近年来 o随着人们环境保护意识的增强 o可再生 !可循环 !可持续利用及可生物降解材料的应用受到了空前
的关注和重视 ∀由植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备环境友好的生物质复合材料k¥¬²2¦²°³²¶¬·¨¶l已
成为新世纪的研究热点k…¤¬¯¯¬¨ oussvl o其原因在于 }天然植物纤维原料来源广泛 o而且可再生kŽ¨¯¯ µ¨oussvl o
材料成本低廉 o与可生物降解塑料复合 o在改善可生物降解塑料性能的同时 o还可以降低可生物降解材料的
成本k°¨ ·¨µ¶²± ετ αλqoussul ~可生物降解塑料不但使用后可生物降解 o不会造成环境污染 o而且来源于可再生
的植物资源 o可部分替代现有的石油来源产品k∏±·ot||z ~郭文静等 oussyl ~生物质复合材料性能得以改善 o
扩大了可生物降解材料的应用领域 ~该种新型材料完全由可生物降解材料制成 o废弃后可以自行分解 o不会
对环境造成污染 o有助于保护环境 o实现人与自然的协调发展 ∀所以生物质复合材料也被认为是 ut世纪最
有发展前景的材料之一k²«¤±·¼ ετ αλqoussul ∀
t 可生物降解塑料研究与发展现状
可生物降解塑料是指在自然界或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中 o由自然
界存在的微生物如红菌 !霉菌和海藻等作用引起降解 o并最终完全降解为二氧化碳或Π和甲烷 !水及其所含元
素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料k中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 oussyl ∀目前已有聚
乳酸k³²¯¼¯¤¦·¬¦¤¦¬§o缩写为 °„l !聚丁二酸丁二醇酯k³²¯¼¥∏·¼¯ ±¨¨ ¶∏¦¦¬±¤·¨o缩写为 °…≥l !聚羟基丁酸酯k³²¯¼
kv2«¼§µ²¬¼¥∏·¼µ¤·¨l o缩写为 °‹…l !聚已内酰胺k³²¯¼¦¤³µ²¯¤¦·²±¨ o缩写为 °≤l等可生物降解塑料研究成功并实
现商业化生产 ∀美国 !意大利 !日本 !德国 !芬兰 !韩国等很多国家都在大力开展可生物降解塑料相关的研究
k’«¶«¬°¤ ετ αλqousswl ∀美国的 ≤¤µª¬¯¯ ⁄²º公司k现已更名为 ‘¤·∏µ¨ • ²µ®公司l于 usst年实现了年产 tw万·
的聚乳酸塑料商业化生产并用于塑料包装材料等领域k之前主要用于医疗行业lk≤¤²ousswl ~日本的昭和高
分子公司也一直在致力于脂肪族聚酯生物降解塑料的开发 …¬²±²¯¯¨ µ系列产品kƒ∏­¬°¤®¬ot||zl ∀其他如德国
的 …¤¶©公司k∞¦²©¯ ¬¨µ产品l和 …¤¼¨ µ等都在进行可生物降解塑料的开发和生产 ∀
°„是从玉米等含淀粉农作物中提取淀粉 o经发酵获得乳酸 o乳酸再经缩聚Π偶联 !共沸脱氢缩合或丙交
酯k¯ ¤¦·¬§¨l开环聚合k• ’°lv种途径之一制得kŽ¤³¯¤±ot||{ ~Š¤µ¯²·¤ousstl o其中丙交酯 • ’°法应用最广泛 o
产品质量稳定 o‘¤·∏µ¨ • ²µ®公司采用的就是丙交酯 • ’°法 ∀该材料是透明的结晶聚合物 o在常温下材料具
有较好的物理力学性能 o其性能介于聚酯与聚丙烯之间k钱以宏 ousswl ∀在废弃堆肥条件下 o°„可最终直
接降解为 ≤’u 和 ‹u ’ o它们经过光合作用 o可再生成淀粉类物质 o继续作为 °„的生产原料 o因此该材料具有
优良的可持续利用及环境友好特性 ∀
在我国 o中国科学院成都有机研究所 !长春应用化学研究所 !四川大学等研究机构和大学都在开展关于
生物可降解塑料的研究开发工作 o其中中国科学院长春应用化学研究所和浙江海生生物降解塑料股份有限
公司正在共同进行中试及产业化生产 ∀上海华源股份有限公司也已与美国 ≤¤µª¬¯¯ ⁄²º公司合作 o开发可生
物降解的聚乳酸纺织产品k钱以宏 ousswl ∀由此可见 o可生物降解塑料的应用正在迅猛发展 ∀
可生物降解塑料主要应用在包装膜 !食品容器 o如饮料杯 !餐盒 !食品包装等方面 o另外 o还被用于笔壳 !
各种零部件等 o日本的 ≥²±¼公司现已成功开发出可生物降解塑料制成的笔记本电脑外壳等电子产品部件 ∀
但是目前可生物降解塑料生产成本高昂 !材料性能单一也是制约其大量推广应用的重要因素 o因此 o以
天然植物纤维与可生物降解塑料复合制备生物质复合材料也应运而生 ∀
u 国外关于可生物降解的生物质复合材料的研究状况
随着可生物降解塑料的成功应用 o以天然植物纤维材料与可生物降解塑料复合制备复合材料的研究也
于近几年越来越多地开展起来 ∀开展相关研究较早的是澳大利亚的 • ²¯¯¨µ§²µ©¨µ和德国的 …¤§¨µkt||{l o他们
于 t||y年初次尝试了用亚麻和黄麻分别与 °…≥k…¬²±²¯¯¨ µ vsusl !°‹…k…¬²³²¯ µ ⁄vssŠl !纤维素乙酸酯
k…¬²¦¨¯¯ µ tyvl及淀粉塑料共混物等制备生物质复合材料 o对不同纤维与不同可生物降解塑料的复合材料性
能进行初步比较与评价 o认为多糖类的纤维素乙酸酯塑料与麻纤维复合材料具有相对较好性能 ∀随后 o德国
学者 ²«¤±·¼等kusss¤~usss¥l将黄麻纤维粗麻布与地毯用背布织物经脱蜡 !碱处理 !接枝等表面处理 o采用
v层复合法将麻纤维与可生物降解塑料聚 v p 羟基丁酸酯与聚 v p 羟基戊酸酯共聚物k…¬²³²¯ ο• o缩写为
°‹…∂l膜复合 o结果表明 o通过纤维增强 o复合材料的拉伸强度 !冲击强度 !弯曲强度都有明显改善 ∀之后 o各
种关于天然植物纤维与可生物降解塑料制备复合材料的研究逐渐增多 ∀在 usst年及之后在英国伦敦召开
的各届/ Œ±·¨µ±¤·¬²±¤¯ ≤²±©¨µ¨±¦¨ ²± ∞¦²2≤²°³²¶¬·¨¶0会议上 o关于可生物降解复合材料的研究与应用成为了该会
议的重要组成部分 ∀现在日本 !美国 !意大利 !丹麦 !澳大利亚 !德国 !韩国等都在开展用可生物降解高分子材
料制备新型完全环境友好的生物质复合材料的研究 ∀
现将国外天然植物纤维Π可生物降解塑料生物质复合材料的研究现状分述如下 ∀
211 原材料
在天然植物纤维与可生物降解塑料制备的生物质复合材料中 o采用的天然植物纤维材料主要有麻蕉
k× µ¨¤°²·² ετ αλqousswl !黄麻k²«¤±·¼ ετ αλqousss ~°¯¤¦®¨· ετ αλqoussvl !大麻kŽ¨¯¯ µ¨oussvl !亚麻k’®¶°¤± ετ
αλqoussvl !剑麻kŒ¤±±¤¦¨ ετ αλqousstl等麻类材料及木材k°¨ ·¨µ¶²± ετ αλqoussul !竹材k¨¨ ετ αλqoussw¤~
ussw¥l !棉纤维k׶¨µ®¬ ετ αλqoussvl !纸浆纤维k‹²∏ ετ αλqoussyl等 ∀材料形态主要以纤维态和粉态为主
k׶¨µ®¬ετ αλqoussvl o但也有采用织物形态的k ²«¤±·¼ ετ αλqoussul ∀由于麻纤维强度好 !可再生的特点
k…¯ §¨½®¬ετ αλqot|||l o而且天然纤维增强聚烯烃塑料用于汽车内饰及部件在欧洲汽车工业已广泛应用kŽ¤∏³
ετ αλqoussvl o随着汽车工业对汽车部件环保性的关注 o用天然麻类纤维与可生物降解塑料复合制备生物质
复合材料的研究很受关注 o研究较多 ∀而关于木纤维或木粉与可降解材料制备生物质复合材料的研究虽然
已经开展 o但与麻类材料的研究相比 o相对较少 ∀
°„ !°…≥ !°≤及 °‹…在生物复合材料的研究中都有应用k× µ¨¤°²·² ετ αλqoussw ~ ¨¨ ετ αλqoussw¥~
{xt 林 业 科 学 ww卷
Σηιβατα ετ αλqoussul o但是目前研究较多的是 °„与 °…≥ ∀°„结晶温度介于 tzs ∗ t{s ε 之间 o其物理力学
性能接近于聚丙烯和聚酯树脂 o所以其生物质复合材料具有较高强度 o某些性能接近于天然植物纤维Π聚丙
烯复合材料kŠ¤µ¯²·¤ousstl ∀°…≥熔点相对较低 o约为 |s ∗ tus ε o性能介于聚丙烯与聚乙烯之间 o与植物纤
维复合 o往往可以明显提高材料的拉伸强度等物理力学性能 ∀天然植物纤维与可生物降解塑料的配比从
tsΒ|s至{xΒtx都有涉及 o而且木纤维的添加量一般都高于麻纤维的添加量 ∀
212 复合工艺
与天然植物纤维与普通高分子复合材料的制备相似 o天然植物纤维Π可生物降解塑料生物质复合材料制
备所采用的复合方式有挤出法k’®¶°¤± ετ αλqoussvl !共混捏合法k≥«¬¥¤·¤ ετ αλqoussul !热压法 !浸渍法
k‘¬¶«¬±² ετ αλqoussvl及层压法k¬±¬ετ αλqoussw ~≥«¬¥¤·¤ ετ αλqousswl等 ∀
该生物质复合材料的挤出工艺通常采用双螺杆挤出机制备复合材料 o其中锥形螺杆的复合效果较好 ∀
挪威的 ’®¶°¤±等kussvl研究了用亚麻纤维增强聚乳酸塑料的可行性 o研究中用双螺杆挤出法制备了亚麻纤
维含量分别为 vs h和 ws h的复合材料 ∀日本的松井株式会社kussvl在双螺杆挤出机上制备出了高木纤维
含量的聚乳酸复合材料线材 o复合材料的静曲强度可达到 wu1y °¤∀这一点在本文作者开展的关于木纤维
与聚乳酸制备木塑复合材料的研究中也得到证明kŠ∏² ετ αλqousswl ∀但是作者在相关研究中也发现 o木纤维
与聚乳酸复合制备复合材料的工艺控制较木纤维与聚丙烯 !聚乙烯等聚烯烃塑料复合要困难 o分析其原因 o
可能与聚乳酸在温度高于 uss ε 时易发生水解kŽ¤³¯¤±ot||{l有关 ∀而且有研究也表明k°¨ µª¨ª² ετ αλqo
t||yl o聚乳酸在经过注塑成型或挤出成型k特别是双螺杆挤出l后 o聚乳酸的分子质量会下降 o有的分子质量
下降率可以达到 ws h ~但是 ≤¤µª¬¯¯ ⁄²º 公司认为 o在聚乳酸注塑成型前后 o聚乳酸分子质量没有改变
kŠ¤µ¯²·¤ousstl ∀由此可见 o聚乳酸成型加工工艺对于材料性能影响很大 o特别是在天然植物纤维与聚乳酸
的复合工艺过程中 o复杂的天然植物纤维小分子可能会对聚乳酸的分子质量变化产生复杂的影响 ∀但是 o只
要采用合适的工艺参数 o复合材料制备是完全可行的 ∀ °¯ ¤¦®¨·等kussvl的研究结果表明 o在聚乳酸与剑麻
的层压复合过程中 o聚乳酸的分子质量没有明显下降 o他认为这一结果可能是与材料复合过程中水分被快速
排出并且复合过程在真空中进行有关 ∀
丹麦的 °¯ ¤¦®¨·等kussvl用聚乳酸薄膜与黄麻纤维毡用层压的方式制备了复合材料 ~新西兰的 °¨ ·¨µ¶²±
等kussul用 u层无纺织木纤维毡与 …¬²³²¯ 粉采用 v层叠加的层压方法经热压而制备复合材料 o并研究了热压
温度 !压力及时间和添加剂对复合材料性能的影响 o结果表明热压温度为 uts ε 时的结果明显好于 uws ε 的
热压结果 o而且热压温度对复合材料性能影响显著 ∀
关于复合工艺的研究 o往往只是根据研究者的研究内容进行选择 o而对于不同复合工艺的可行性及对复
合材料性能的影响的比较相对较少 ∀根据可查到的文献 o只有意大利的 ¬±¬等kusswl曾对层压法与共混捏
合法 u种方法制备的亚麻Π聚乳酸复合材料k亚麻体积含量 tx h ∗ us h l进行研究 o结果表明层压法复合材料
具有更高的力学性能 ∀
从复合材料的性能来看 o随着纤维含量增加 o复合材料的拉伸强度 !弯曲强度等通常增加k≥«¬¥¤·¤ ετ αλqo
ussul o但是也有不同结果 o如 ¨¨等kussyl用熔融捏合再热压方法制备的竹纤维Π°„及竹纤维Π°…≥复合材
料中 o复合材料的拉伸强度都随着纤维含量增加k从 ts h到 xs h l而下降 ~Ž¬°等kussxl的研究结果也是如
此 o随着纤维含量增加 o稻壳及木纤维与 °…≥复合材料的强度都有所下降 o而复合材料的拉伸模量均高于未
增强塑料 o随竹纤维含量增加而增加 ∀结果的不一致 o除了与塑料材料的本身强度性能有关外 o和所采用的
纤维复合方式及天然植物纤维材料和高分子塑料的相容性也有关系 ∀
213 复合机制及影响因素
对于天然植物纤维与可生物降解塑料的复合机制 o除了两相界面结合机制外 o可生物降解高分子在复合
材料的中结晶行为 !降解机制 !影响因素是更受关注的方面 ∀ ¨¨等kussw¥l对马来酸酐酯化竹纤维增强竹纤
维Π°…≥复合材料的结晶动力学进行了分析 o结果认为马来酸酐酯化竹纤维对复合材料中 °…≥相的结晶行为
有明显影响 ∀从复合材料中 °…≥的等温及非等温结晶动力学表明 }马来酸酐酯化竹纤维比未处理竹纤维有
更好的成核作用 o并对 °…≥结晶生长方向产生更多的限制作用 ∀另外 o¨¨等kussvl还在马来酸酐酯化竹纤
维对竹纤维Π°„复合材料的吸水性研究的基础上 o对其复合材料的热流变和结晶行为进行了研究 o结果表
明 }马来酸酐酯化竹纤维对复合材料的熔点及结晶温度有一定影响 o偏光显微镜分析表明复合材料中 °„
|xt 第 t期 郭文静等 }天然植物纤维Π可生物降解塑料生物质复合材料研究现状与发展趋势
的晶核尺寸随着马来酸酐酯化竹纤维的加入而变小 ∀
聚乳酸是易水解的 o而且聚乳酸的水解与所处温度及水分环境有关k¬ετ αλqot|||l o‹²等kt|||l的研究
表明 }随着 °„所处环境湿度增加 o°„的降解率明显增加 ∀所以在生物质复合材料制备过程中 o复合材料
的水分是否会使 °„降解率增加值得关注 ∀ • ¤±ª等kussul曾报道了淀粉含水率对含有二苯亚甲基二异氰
酸酯k⁄Œl的麦淀粉Π°„共混物性能的影响 o从扫描电镜分析结果表明 }淀粉含水率在 ts h ∗ us h之间时 o
含水率对淀粉与 °„的界面结合有明显影响 o而且材料的力学性能随淀粉含水率升高而明显下降 ~但是 o他
们认为水分的影响作用主要是因为水分子抢先与 ⁄Œ分子发生反应 o而削弱了 ⁄Œ与淀粉和 °„的作用 o
至于水分对 °„的作用没有进行研究与探讨 ∀
214 天然纤维与可降解塑料复合材料性能改善
为了改善天然植物纤维材料与生物降解塑料的相容性 o主要借鉴普通塑料与天然植物纤维材料的复合 o
用各种方法改善生物质复合材料的物理力学性能和界面性能 ∀
tl 植物纤维酯化改性 主要是通过对天然植物纤维表面进行化学改性 o改变纤维表面官能团 o增加纤
维表面可生物降解塑料相容性 ∀¨¨等kussw¤~ussw¥l先后开展了用马来酸酐酯化处理竹纤维分别与 °…≥和
°„制备生物质复合材料的研究 o研究结果表明 }加入 x h经马来酸酐酯化处理竹纤维后 o竹纤维Π°…≥复合
材料的拉伸强度由 ut °¤增加到 u{ °¤∀
ul 耦联剂 目前所采用的耦联剂有马来酸化系列和脂肪族等 ∀ ¨¨等kussyl也对赖氨酸基异氰酸酯
k⁄Œl作为耦联剂对 °„ !°…≥Π竹纤维生物复合材料的改进效果进行了评价 o结果为加 ⁄Œ后 o°„Π…ƒ 和
°…≥Π…ƒ复合材料的拉伸性能 !耐水性能和界面结合性能都得到了改善 ~但是由于聚合物基质与纤维间的交
联 o热流动性变得困难 ∀u种复合材料都是随 ⁄Œ含量增加 o结晶温度增加 o而结晶焓下降 ∀随着 ⁄Œ的加
入 o复合材料的熔融热下降 o但是熔融温度没有明显变化 ∀ • ²±ª等kusswl用 w ow. p二硫基酚k·«¬²§¬³«¨ ±²¯ o
缩写为 ×⁄°l对 °‹…p亚麻复合材料进行增强改性 o研究结果表明亚麻与 °‹…之间形成了新的氢键作用 ∀
vl 塑料改性 将聚乳酸生物塑料进行改性后作为生物质复合材料制备的相容剂是另外一种改善天然
纤维与生物塑料界面性能的途径 ∀ °¯ ¤¦®¨·kusswl将 °„进行马来酸酐酯化改性用作木材与 °„生物复合
材料的界面相容剂 o通过复合材料的图像分析 o认为马来酸酐酯化 °„对于复合材料界面改善具有积极的
作用 ∀
但是上述马酸酐改性处理方法都需要以有机溶剂为溶剂 o而且有机溶剂的用量不能太少 o处理结束后需
将溶剂全部挥发 o并要对处理后竹纤维或聚乳酸进行去除单体马来酸酐处理 o该种方法技术繁琐 ∀将马来酸
酐等改性处理剂直接通过熔融共混等方法对聚乳酸进行改性处理 o在工艺与成本上都较为简化 o将具有一定
的实践意义 o也是生物质复合材料制备中可行的改性方法 ∀
215 生物质复合材料降解性能
目前关于生物质复合材料研究的另一个问题就是复合材料的降解性能 ∀以高分子质量的 °„为例 o其
具有较好的热稳定性k热降解温度为 wsx ε 左右l和光稳定性 ∀聚乳酸分子中 o无定形部分比结晶部分更容
易发生降解 ∀ Šµ¬½½¬等kt||xl研究表明 o可生物降解塑料中的小分子物质往往会促使塑料快速分解 ∀而植物
纤维中有较复杂的组成成分 o且富含羟基等极性基团 o所以植物纤维组分对可降解塑料分子降解性能的影响
一直很受关注k× µ¨¤°²·² ετ αλqoussw ~¨¨ ετ αλqoussyl ∀
关于可降解塑料的降解性能测试方法有多种 o有需氧与厌氧之分 o有水中与土壤试验之分 o另外还有直
接采用酶降解的方法 ∀国际上有一系列关于可降解高分子材料的试验标准 o其中需氧降解试验标准有 }可控
堆肥试验方法k„≥א ⁄xvv{ p |u oŒ≥’ tw{xxl !水性培养液预留空间试验法kŒ≥’ tw|xvl !水性培养液中材料最
终需氧生物降解法即 ≥·∏µ°法k„≥א ⁄xus| p |t ~Œ≥’ tw{xu ~Š…Π× t|uzy1u p ussvl等 ~厌氧试验方法有厌氧
固态试验法k„≥א ⁄xxtt ~Œ≥’ tx|{xl等方法kŒ¬·¡√¤¤µ¤ ετ αλqoussul ∀每种试验方法都有其特点 o水性培养液
预留空间试验适合于大量样品的筛选试验 o而可控堆肥试验更适合于评价样品在堆肥条件下的生物降解性
能k°¤ªª¤ ετ αλqousstl o在可生物降解塑料降解性能研究方面也应用较多kŠ«²µ³¤§¨ ετ αλqousstl ∀Œ·¤√¤¤µ¤等
kt||zl认为材料降解机制比较复杂 o包括力学降解 !热降解 !化学及生物化学降解 ∀
目前关于生物质复合材料的降解试验 o采用土埋法k× µ¨¤°²·² ετ αλqousswl !酶降解法k¨¨ ετ αλqoussyl的
较多 o而可控堆肥法由于需要有专门的试验仪器 o且检测方法比较繁锁 o故应用较少 ∀
syt 林 业 科 学 ww卷
× µ¨¤°²·²等kusswl采用土埋法比较了 °≤!°‹…∂ !°…≥和 °„分别与 ts h的麻蕉纤维生物质复合材料的
降解性能 o结果表明 }由于 °≤本身极易生物降解 o麻蕉纤维的加入对其复合材料的降解性能影响不明显 o
但麻蕉纤维可加速其与 °‹…∂ 和 °…≥的复合材料中 °‹…∂ 和 °…≥的降解 o不过 o麻蕉纤维对 °„复合材料中
°„降解的影响不显著 ∀ Ž¬°等kussyl曾对稻壳粉含量对稻壳粉Π°…≥复合材料的降解性能进行研究 o认为
随着稻壳粉含量增加 o复合材料降解程度加深 ∀ °¨ ·¨µ¶²±等kussul的研究结果也表明复合材料中的木纤维可
以促进复合材料的生物降解速度 ∀
另外 o还可以用傅里叶变换红外光谱kƒ×Œ• l凝胶渗透色谱kŠ°≤l !差示扫描量热k⁄≥≤lkŽ¬° ετ αλqo
ussyl !电子扫描电镜k≥∞l等仪器分析手段对材料的降解程度进行确认与评价 ∀
v 我国关于可生物降解塑料的生物质复合材料的研究现状
我国可生物降解塑料的研究开发还处于研究阶段 o但是已有部分技术实现了产业化示范生产k杨惠娣
等 oussxl ∀研究 °„的纺丝特性及其与棉 !麻等纤维的混纺特性在纺织行业有相关研究k单丽娟等 oussyl ∀
山东华纺股份有限公司对聚乳酸与竹纤维织物的翻缝 !烧毛 !生物酶和退漂处理 !定形 !染色等染整加工特性
进行了研究 o确定了 °„Π竹纤维混纺织物的制备工艺流程k韩丽等 oussyl o但是上述混纺材料的研究与应用
只是纺织特性的研究 o而对于用聚乳酸等生物降解塑料与植物纤维材料复合制备生物质复合材料的研究还
很少 ∀ Š∏²等kusswl开展了用木纤维与聚乳酸采用高速混合法制备复合材料的初步工艺研究 o结果表明 }可
生物降解聚乳酸塑料与木纤维的复合是可行的 o而且复合材料的物理力学性能与木纤维的含量有关 ∀陈一
民等kussvl曾以文献综述方式报道了国外在完全生物降解复合材料方面的研究动态 o并指出完全生物降解
复合材料研究是近几年在国际上新兴的研究领域 o我国需加大应用研究的力度 o填补此方面的研究空白 ∀
w 可生物降解生物质复合材料的应用前景及发展趋势
可生物降解生物质复合材料可主要应用于汽车部件 !装饰装修 !包装等领域 ∀欧洲汽车内饰部件 o经历
了由天然植物纤维材料替代玻璃纤维增强复合材料的发展历程 ∀近几年 o随着汽车废弃回收利用问题的压
力和人们环保意识的增强 o汽车内饰行业已经把天然纤维增强可生物降解材料的应用作为目前汽车用内饰
部件用塑料复合材料发展的必然方向 ∀这一点可以从欧洲国家对于天然纤维增强可生物降解塑料复合材料
开发的关注程度得以证实 ∀可生物降解生物质复合材料只有在特定的堆肥条件下才会降解 o而在通常的使
用环境下具有相当的耐久性 o所以该材料可以用来替代目前广泛应用的各种建筑装饰与装修材料 o另外各种
食品 !仪器等的包装材料往往是短期的一次性使用 o该种材料可在这些一次性或短期性应用部件方面不但满
足使用要求 o而且废弃后不对环境造成污染 ∀随该复合材料研究的深入 o其应用领域也将会被进一步拓宽 ∀
总之 o其应用领域是相当广泛的 ∀
由以上分析可见 o用天然植物纤维材料与完全可生物降解塑料复合制备新型的环境友好的生物质复合
材料是最近几年新兴的研究领域 o虽然由于目前可生物降解塑料生产成本远高于普通塑料 o目前生物质复合
材料还没有被大规模地应用 ∀但是随着可用石油资源的减少和人们环境保护意识的增强 o可生物降解塑料
的开发与应用将更加引起关注与重视 ∀根据美国能源部的/植物及粮食基可再生资源技术路线图 o到 usus
年基本化学建筑材料中植物基可再生资源材料利用要达到 ts h o到 usxs 年达到 xs h 0k ²«¤±·¼ ετ αλqo
ussul ∀可见来源于植物等可再生资源的材料将是未来材料科学发展的主力军 ∀日本已将生物降解塑料作
为继金属材料 !无机材料 !高分子材料之后的/第四类新材料0k任杰 oussxl ∀由此可见 o生物质复合材料将是
未来复合材料发展的必然趋势 ∀
参 考 文 献
陈一民 o洪晓斌 o张文峰 o等 qussv1 完全生物降解复合材料的研究 q材料导报 otzktl }xx p x| q
单丽娟 o李亚滨 qussy1 混纺比对聚乳酸k°„lΠ棉混纺纱拉伸性能的影响 q陕西纺织 ov }x p z q
郭文静 o鲍甫成 o王 正 qussy1 天然植物纤维Π可生物降解塑料复合材料 ) ) ) 一种完全环境友好的新型生物质复合材料 q /全国生物质材料暨
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