[00379773]基于改性麻纤维的汽车生态内饰新材料及其新技术

中国汽车工业发展已进入快车道，中国汽车已进入世界汽车产量和消费大国的行列。汽车产量和保有量的增加带来三大问题：一是能耗，二是排放和环保，三是安全。随着国际国内对汽车节能、环保、以及新车内部的空气污染问题的高度重视，研究与开发无毒、无害、轻量化、环境友好、可回收的汽车新材料成为汽车产业发展的重要方向之一。天然纤维增强聚丙烯生态复合材料具有环境友好和可回收利用的优势，满足国内外有关汽车材料无毒、无害及可回收再利用法律法规要求和汽车产业可持续发展要求。然而，天然生物麻纤维相比人造纤维具有结构缺陷和结构不稳定性，其主要成分为纤维素，表现出较强的极性和亲水性，与非极性聚苯烯的界面相容性差、结合力弱，导致复合材料在长时间使用下纤维与聚丙烯剥离和材料热稳定性差等许多问题，亟待解决。与此同时，寻找一种经济且可适合于大规模生产的麻纤维增强聚合物生态复合材料的成型工艺和技术也是该领域研究的一个热点和难点。尽管麻纤维的表面改性方法很多，然而，其与聚合物基体界面结合力低、材料性能不稳定等问题尚为从根本上解决，改性处理效果有待提高。简单易行，成本低，可规模化的改性方法、成型技术有待研发。为此，课题组在科技部“863”高新计划重点项目课题“纤维增强聚丙烯釜内合金复合材料的研究”支持下，针对汽车生态环保内饰新材料体系进行了系统深入的研究，并取得了突出的、可独立应用的一批阶段性研究成果，具体如下：1.课题组对众多天然纤维进行了性能对比分析，在综合考虑了各种天然纤维的物理、力学特性基础上，遴选并确立出了苎麻增强聚丙烯汽车内饰新材料研发体系。2.在测试分析了选定天然纤维表面特性与结构特征基础上，成功研发出了一种新型的稀土复合改性生物质麻纤维及其制备技术。改性麻纤维无杂质、结构一致性、稳定性好。有助于解决长期以来困扰人们的麻纤维增强聚合物基复合材料性能不稳定这一工程技术难题。稀土复合改性方法简单易行，成本低，可规模化，且无污染，环境友好。3.首次基于第一原理，从原子、分子级水平深入探讨了麻纤维/改性分子界面微观构成，并提出了生态内饰复合材料体系的界面结合机制及控制策略。4.研发出了一种经济且可适合于大规模生产的基于改性麻纤维增强聚丙烯生态环保内饰材料及其绿色制造技术，并对成型工艺和技术参数进行了优化。研制出的生态环保内饰材料性在满足内饰材料使用力学性能标准的同时，还具有生态、环保、无毒、无害、可回收优势。5.课题组还结合企业生产和国家科技部、教育部“中国高水平汽车自主创新能力建设”项目，开展了工程应用技术研究，研制成果得到了初步应用。基于改性天然生物麻纤维的汽车生态内饰新材料体系及其制造技术的研发成果通过有效降低纤维表面极性、重整纤维结构、降低天然麻纤维的结构缺陷，显著改善了纤维与聚合物基的界面结合强度，有效地，并且通过包覆的马来酸酐接枝聚丙烯，更好地实现了纤维结构的改善和纤维性能结构的一致性、稳定性。从而有助于解决长期以来困扰人们的麻纤维增强聚合物基生态复合材料性能不稳定这一技术难题，不仅为中国汽车工业提供了一系列无毒、无害、环保、可回收汽车内饰新材料，而且有助于进一步提高中国运载工具先进材料及其制造技术的自主创新研发能力。研发成果既具有学术理论价值，也具有重要的工程实际意义。