近年来天然纤维复合材料受到了全球汽车制造业广泛关注,各国竞相开发新型可回收可降解的绿色汽车复合材料。竹纤维作为一种高性能天然纤维材料,有着其他纤维材料不可比拟的优越性,如来源广泛、成本低廉、天然可再生、隔热吸声等,但竹纤维过去因受制于制备技术问题一直没有得到广泛应用,至于竹纤维汽车内饰复合材料制备及性能方面更缺乏系统的深入研究。且同玻纤等复合材料相比,天然纤维复合材料在汽车材料方面尚存弯曲性能不足、吸水性过高的问题,而这些问题迟迟没有得到有效解决。由于国内在汽车内饰材料制备方面实验条件有限,本次研究笔者远赴同日本丰田、尼桑公司合作的日本同志社大学的机械专攻学科实验室,针对目前竹纤维复合材料在汽车内饰材料方面的问题展开深入探索,力求在不改变竹纤维天然环保性的前提下,制备出性能高、成本低的汽车内饰材料。本文主要从竹纤维的制备、复合材料界面改性、复合材料制备工艺和基体改性四个方面着手,展开一系列研究,其中主要研究内容和取得的成果如下:一、针对高吸水性问题展开对竹纤维吸水性质的研究。发现较长竹纤维(大于20mm)的吸水性相对于绒状或粉状竹纤维(小于15mm)的吸水性要弱一些。采用这种较长竹纤维设计了一套不同长径比竹纤维的制备工艺,得到竹纤维长度为20~130mm,长径比平均范围在483~713。二、由竹纤维和PP纤维特性,将复合工艺设计为无纺毡-热压技术。该技术可将长度在2~15cm的纤维搭建成3D网络交联结构以实现高效均匀混合成毡。考虑到汽车内饰材料的密度为0.5 g/cm~3,将无纺毡铺层量定为0.12g/cm~2,裁剪大小为每毡150?120 mm;考虑到竹纤维的吸水性问题,质量取到28.3~28.5g/每毡;220℃,5MPa下热压1min获得的竹纤维复合材料。三、为得到高弯曲性能和低吸水性的竹纤维复合材料,选择在基体PP纤维中添加含约5%马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)纤维,实验证明复合材料弯曲性能有45%的提高,吸水性能有60%的降低;且50~60%的BF含量在其复合材料中能获得更优异的弯曲性能,其中获得复合材料最优弯曲性能的长径比在600~700之间。复合材料最高弯曲强度、弯曲模量、比强度、比模量分别为54.72 MPa、3.79 GPa、87.59 N·m/g、6.06 KN·m/g。将所得复合材料的弯曲模量同Halpin-Tsai方程的预测模型对比,发现Thomason等学者加入各向异性材料因子对该模型改进,使Halpin-Tsai方程的预测更接近于本章实验结果,相似度达到约88%。四、为加强三维空间结构,改善其力学性能,将BF/MAPP复合毡进行1min PVA预浸渍处理,该工艺可使各纤维间的交联点被预先固化。实验发现3%wt PVA溶液浸渍的复合材料能获得更高的力学性;对比发现提高BF/MAPP复合材料弯曲模量12%左右。五、考虑到竹纤维复合材料的工业化发展,而工业制备天然纤维的上油工艺对于制备复合材料来说,将影响到材料之间的界面复合作用,应予以去除。由此,本文提出了丙酮去油工艺,发现丙酮清洗过后的竹纤维复合材料的比弯曲强度和比弯曲模量分别会有约17%和9%的提高。