竹木复合材料种类、性能、原理及其用途

　　竹木复合材料早已突破了人造条件。人造板是将竹木材加工成板、片、丝、纤维、颗粒等不同形式的增强材料，采用涂胶、浸胶、喷胶等不同的施胶方法，压制固化而成。目前各种类型的竹木人造板和工程木产品已广泛用于各行业。

　　从两相结构看：竹木质板、片材为大尺寸的分散相，用胶黏剂将其粘接在一起，基本为分散相。而竹木质丝、纤维和颗粒状的增强材料为分散相、基体材料为连续相。符合重合材料的基本要求。

　　人造材料的均齐性是对生物质材料的最大限定。一是竹子和木材的种类有数万种之多，差别极大。二是天然材料自身的变异性，同时、同样立地条件、同株、同秆的竹木存在变异。由于天然原料的均齐性差，影响到了竹木质复合材料的均齐性。

　　对竹木质复合材料是否纳入复合材料领域的争论意义并不大，其问题是一些竹木质复合材料的性能较低，如纤维板、碎料板、木塑复合材料，多用于装饰性、功能性的非结构材料。难以进入工程式材料范畴。

　　竹木质材料的种类多，性能也有很大的差别，密度范围在0.16~1g/cm3之间；拉伸强度范围为20~200MPa；模量为3~30GPa。并不是所有的竹木质材料均能达到复合材料的性能，首先要选择性能优良的竹木材料。

　　玻璃纤维增强塑料（GFRP）是常用的复合材料，其价格低廉、性能一般。增强材料玻纤的类型有单向、多向层板、织物、表面毡。基体材料主要为树脂，包括了酚醛、环氧和不饱和聚酯。成型工艺则为预浸料热压、树脂注射、喷射、手糊等。不同的材料、不同的工艺，其力学性能范围较宽，具体指标见下图。

　　图中两种GFRP性能的差别在于玻璃纤维的方向和成型工艺。单向玻纤/934环氧体系是性能最高的GFRP之一，采用预浸料/模压成型工艺，树脂体积分数可降低到约35%，力学性能高。但其成本高，需要大型热压罐，一般不适用于风轮叶片和船舶的大型复合材料产品。

　　双向玻璃布和树脂传递模塑成型的GFRP为学性能远低于单向材料，但其成型方法简便，成本低，适合成型大型制作。为风轮叶片和船舶等大型复合材料制作广泛使用。

　　多数竹木材料的力学性能低于GFRP，但其中一些材料的情能可达到和超过GFRP。竹木质复合材料首先需要选择高性能的竹木材料，制成复合材料的性能可达到或超过玻璃钢。