三菱汽車工業在“第17屆聚合物材料論壇”(高分子學會主辦,2008年11月27日~28日於廣島國際會場舉行)上宣布(演講序號2PA02),開發成功了用竹纖維做強化材料的複合樹脂材料,目標是用於汽車內裝部件。將竹纖維用作汽車部件尚屬首次。使用植物原料旨在減少二氧化碳的排放量。目前,該公司正在研討量產化相關事宜,“希望將成本降至現有材料的1.5倍左右”。
竹子的纖維化的工序如下,首先將竹子分割成四塊並去除竹節,然後用特殊設備(未公開)進行粉碎和獲取纖維。此前,竹子的纖維化是采用蒸汽爆碎(水蒸氣加熱分解纖維)的方法,不過因產生乙酸、甲酸、乙醛和VOC(揮發性有機化合物)等無法用於汽車用途。而此次的方法則不存在這樣的問題。
該公司通過合成(1)PBS(聚丁二烯-苯乙烯)樹脂和(2)聚丁烯樹脂製成竹纖維。這兩種樹脂多采用植物原料。
(1)PBS樹脂是糖和澱粉發酵生成的琥珀酸和石油中的1,4-Butanediol直接脫水縮合而成。混合竹纖維和PBS纖維製成雜化纖維,通過熱壓成形技術使之成形。植物含量(植物材料所占的重量比例)約為83%。
作為該複合材料的物理特性,機械性能已達到實車使用水平。該複合材料已用於從2008年2月開始提供各電力公司試驗的電動汽車“iMiEV”的後擋板內飾。存在的問題是,該材料加水易分解,必須添加水分解抑製劑,但抑製劑價格較高且耐熱性較低(負荷彎曲溫度為109℃),因此采用部件受限。目前,正在討論用於“iMiEV”量產車的可行性。
(2)聚丁烯是多元醇成分和聚亞胺酯成分反應生成的樹脂,其中的大部分多元醇由蓖麻油多元醇和椰油甘油代替。在竹纖維中添加粘合樹脂製成雜化纖維,將該雜化纖維裝滿金屬模具,利用反應射出成形機(RIM)注入多元醇成分和聚亞胺酯成分,使之反應硬化後成形。植物含量約為60%。
該複合材料的物性值方麵,負荷彎曲溫度為193℃,各項指標值均較高。不過,作為汽車材料,與一般的PP(聚丙烯)樹脂相比還存在生產速度慢、製造成本高的問題,因此今後將進一步改進。主要用於車門裝飾板基材、座席後擋板和車頂材料等。
關於二氧化碳排放量的削減效果,試算了整個生命周期(從原料的采用到廢棄)的二氧化碳排放量,竹纖維PBS樹脂複合材料約為原石油類PP樹脂的51%,竹纖維植物製氨基甲酸乙酯樹脂複合材約為28%,削減效果顯著。