植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用進展*

王翠翠 李明鵬 王 戈 顧少華 程海濤

(國際竹藤中心 北京 100102)

作為一種天然高分子材料，植物纖維來源豐富，成本低廉，密度小，比強度、比模量高，被認為是最具前景的生物可降解再生資源(Kimetal.， 2014； 韓寧寧等， 2020)，其增強復(fù)合材料利用價值高、環(huán)保無污染，既可顯著減少化石燃料的使用，也可降低溫室氣體排放量(Venkatachalametal.， 2016)，廣泛應(yīng)用于紡織、包裝、日用消費品、建筑行業(yè)等諸多領(lǐng)域，具有巨大的市場價值和發(fā)展前景。然而，由于技術(shù)水平和加工能力限制，目前市場上的植物纖維產(chǎn)品資源消耗大、技術(shù)含量低、附加值小，如何高效利用植物纖維資源、開發(fā)高附加值實用產(chǎn)品、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域是亟待攻關(guān)的科學(xué)技術(shù)難題。

在如今能量資源匱乏、交能事故頻繁、環(huán)境惡化的社會背景下，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展以及汽車零部件產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐步壯大，節(jié)能、環(huán)保、安全已成為汽車發(fā)展的必然選擇。汽車輕量化是汽車節(jié)能及提高動力、制動性能與續(xù)航能力的有效措施之一，是當前汽車工業(yè)發(fā)展的主流方向，其中選擇使用輕質(zhì)增強復(fù)合材料是實現(xiàn)汽車輕量化的一種重要趨勢。近年來，在汽車輕量化領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛、技術(shù)相對成熟的輕質(zhì)增強復(fù)合材料包括玻璃纖維、碳纖維、植物(天然)纖維等，然而，碳纖維增強復(fù)合材料成本較高，玻璃纖維增強復(fù)合材料存在機械磨損大、加工能耗高、易吸濕、不易降解、廢棄難處理等問題。植物纖維增強復(fù)合材料密度小、模量和強度高，具有可回收、無氣味、安全無毒、低VOC排放等特點，且加工能耗少，更符合“綠色環(huán)保和低碳化”的要求，非常適合汽車零部件的輕量化。

預(yù)浸料是增強纖維浸漬樹脂后通過一系列處理過程形成的一種半成品，其成本低廉、易成型加工、設(shè)計自由度大，是制造復(fù)合材料的重要中間材料(韓笑等， 2018)，目前，70%的先進復(fù)合材料產(chǎn)品均是由預(yù)浸料鋪迭后固化而成的(徐燕等，2013)。熱塑性聚合物預(yù)浸料具有毒性小(Yaoetal.， 2018； Balanetal.， 2017)、密度低(Balanetal.， 2017)、成型周期短、損傷容限高(李三平， 2019； 李學(xué)寬等， 2018； 孫銀寶等， 2016)、生產(chǎn)成本低(Yaoetal.， 2018； Balanetal.， 2017； Savasetal.， 2016； Donmezetal.， 2016)、耐沖擊(李三平， 2019； 李學(xué)寬等， 2018； Sathishkumaretal.， 2014)、易修復(fù)、高韌性(李三平， 2019； 孫銀寶等， 2016)、可焊接(李曄等， 2019)、可二次加工(Stavrovetal.， 2005)、可室溫長期儲存(李三平， 2019； 孫銀寶等， 2016； 徐燕等， 2013)、無運輸限制(徐燕等， 2013)、綠色環(huán)保(Sathishkumaretal.， 2014； Tangetal.， 2017)、可回收再利用(李三平， 2019； 徐燕等， 2013； Lietal.， 2016)且性能不下降(Davidetal.，1998)等優(yōu)點，已成為復(fù)合材料領(lǐng)域研究的熱點。

熱塑性基復(fù)合材料制備可分為短纖維(0.2～0.4 mm)、中長纖維(3～10 mm)和連續(xù)纖維增強，相較于短纖維和中長纖維，連續(xù)纖維比表面積小，很大程度降低了孔隙形成的可能性，顯著提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐疲勞性能(Rathyetal.， 2012； 崔永輝等， 2019)。目前，連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料因比強度、比剛度高等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用于交通運輸、航空航天(Bussettaetal.， 2018； Zhaoetal.， 2018； Parandoushetal.， 2017； Kwonetal.， 2017)、體育器材和工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域，而且汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，也加快了其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用研究(邢麗英等， 2016； 張慶， 2014； Colegetal.，1995)。植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料在汽車輕量化領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢越來越凸顯，而制備技術(shù)則是保證優(yōu)異產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素之一。為了提高植物纖維復(fù)合材料的產(chǎn)品附加值，推進我國汽車輕量化技術(shù)研究，本研究歸納總結(jié)連續(xù)植物纖維及其增強熱塑性聚合物預(yù)浸料的制備技術(shù)以及植物纖維/熱塑性聚合物復(fù)合材料在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用進展，并對其發(fā)展前景進行展望。

1 增強相連續(xù)植物纖維的制備技術(shù)

目前，汽車用植物纖維/熱塑性聚合物復(fù)合材料的增強相多以木纖維和麻纖維為主，然而，木纖維資源短缺和非連續(xù)化以及麻纖維揮發(fā)性有機物釋放問題限制了其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。為了推動汽車工業(yè)綠色化、輕量化發(fā)展，竹材因資源豐富、生長周期短、輕質(zhì)高強、高韌等特點成為汽車輕量化用材的熱點課題。連續(xù)竹纖維是由許多排列成近似平行狀態(tài)的短纖維沿軸向旋轉(zhuǎn)加捻形成的具有一定強力和線密度的細長紗，其細度、均勻度和強度對產(chǎn)品附加值高低具有重要影響?；谇叭搜芯拷Y(jié)果，本研究主要概括連續(xù)竹纖維和薄竹篾的制備技術(shù)。

黨江濤等(2006)取慈竹(Bambusaemeiensis)硬/強度最高的外層，由專門機器加工成3 mm×0.2 mm(寬×厚)的竹纖維片，纖維素含量>67%，厚度與纖維直徑相當，且沿厚度方向性能差別微小。

范宏玥等(2020)首先將毛竹(Phyllostachysedulis)除去竹節(jié)和竹黃，獲得竹竿部分，然后經(jīng)切斷、蒸煮、機械碾壓、開松梳理等工藝制得竹原纖維，寬0.03～0.15 mm，直徑較細，纖維細度分布相對均勻。

姚文斌等(2011)將新鮮竹子通過剖片、軟化、開纖、蒸煮、開松、混棉、梳理和并條等工序，制得了更長、更細、更均勻柔軟的麻狀竹纖維紗線，其平均細度達400～600公支[單位質(zhì)量(g)的纖維或紗線所具有的長度(m)]，制備流程如圖1所示。

圖1 麻狀竹纖維紗線制備流程Fig.1 Preparation process of hemp bamboo yarn

程海濤等(2020a)首先將竹子加工成厚1～7 mm的網(wǎng)紋狀竹纖維帶，加捻形成厚1～5 mm的纖維狀竹片，然后解纖、去除雜質(zhì)碎料獲得蓬松絮狀竹纖維，拉伸定向形成連續(xù)竹纖維氈，再經(jīng)羅拉、加捻形成直徑1.5～5 mm的竹纖維紗線(圖2a)，其制備流程如圖3所示，物理力學(xué)性能如表1所示。

圖2 連續(xù)竹纖維紗線(a)和連續(xù)均勻帶狀薄竹篾(b)Fig.2 Continuous bamboo yarn(a) and continuous uniform thin bamboo strips(b)

程海濤等(2019)將竹材進行預(yù)處理后剖分，獲得含水率10%～60%的竹條，刨掉竹條內(nèi)外節(jié)，并對竹條進行剖篾處理，獲得厚度0.01～2 mm的竹篾片，采用搭接膠合方式將竹篾片連續(xù)性接長，壓緊處理搭接膠合處的竹篾片，獲得連續(xù)均勻帶狀薄竹篾(圖2b)，其表面平整、寬厚度尺寸偏差小、柔韌性較好，可為連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料提供一種新的增強相。

圖3 竹纖維紗線制備流程Fig.3 Preparation process of bamboo yarn

表1 竹纖維紗線的物理力學(xué)性能Tab.1 Physical and mechanical properties of bamboo yarn

綜上，若想成功獲得無毛羽、均勻度好、抱合力強的連續(xù)竹纖維，關(guān)鍵在于原材料的分級優(yōu)化工藝以及連續(xù)加工設(shè)備的創(chuàng)新。

2 連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的制備技術(shù)

連續(xù)纖維增強復(fù)合材料雖廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，但由于生產(chǎn)成本高、制造工藝量小，其在汽車工業(yè)領(lǐng)域的引進受到限制(Bussettaetal.， 2018)。連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料制備過程中，關(guān)鍵技術(shù)難點在于熱塑性聚合物黏度導(dǎo)致的纖維浸潤效果，一般來說，其熔融黏度均大于100 Pa·s。目前，國內(nèi)外連續(xù)纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料主要制備技術(shù)包括熔融浸漬法(紗線或織物浸漬于熔融的熱塑性基體)、溶劑浸漬法(紗線或織物浸漬于基體聚合物溶液)、反應(yīng)浸漬法、薄膜層疊法(增強纖維層與熱塑性基體薄膜交替堆砌排列)、混編法(增強纖維紗線與熱塑性基體纖維紗線交替作經(jīng)緯紗線進行織造)、混纖法(增強纖維與熱塑性基體纖維混合紗線進行織造或單向纏繞)、粉末浸漬法和懸浮預(yù)浸法等(李龍等， 1996； 余劍英等， 1998； 方立， 2012； Vaidyaetal.， 2008)，具體技術(shù)特點如表2所示。

2.1 熔融浸漬法

荷蘭Van Wees UD and Crossply Technology公司以亞麻(Linumusitatissimum)粗砂和PLA為原料，制備了可生物降解的PLA/亞麻單向預(yù)浸帶(寬200 mm)，這說明不連續(xù)的植物纖維也可制造出連續(xù)植物纖維增強熱塑性聚合物預(yù)浸料(譚洪生等， 2018)。

劉常衡等(2020)基于實驗室自行設(shè)計流水線，首先將亞麻原紗經(jīng)張緊裝置進行預(yù)分散并穿過模腔預(yù)熱，通過單螺桿擠出機將改性聚乳酸(PLA)喂料給浸漬模具，然后采用三輥壓延機對亞麻纖維進行牽引壓延，成功制備出可完全生物降解的單向連續(xù)亞麻纖維增強PLA預(yù)浸帶，纖維分布均勻，外觀光潔平整，性能優(yōu)異，其拉伸強度最高達235.75 MPa，已進入優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼行列，預(yù)示著植物纖維增強樹脂基復(fù)合材料可用作結(jié)構(gòu)材。

龍洪生等(2015)以黃麻(Corchoruscapsularis)纖維為研究對象，經(jīng)梳棉機梳理獲得連續(xù)黃麻纖維條，微加捻后采用自制連續(xù)植物纖維熔融浸漬模具進行樹脂浸漬，分析浸漬模具溫度對材料性能的影響，結(jié)果表明， 隨著浸漬模具溫度升高，材料的力學(xué)性能先增后降，溫度適當升高可促進高密度聚乙烯的流動，提高浸漬效果。

綜上，采用熔融浸漬法制備預(yù)浸料的過程中，浸潤程度是保證預(yù)浸料質(zhì)量的關(guān)鍵因素(Jiangetal.， 2011)，纖維預(yù)分散工藝和浸漬模具結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。

表2 常用制備技術(shù)比較Tab.2 Comparison of common preparation technology

續(xù)表2 Continued

2.2 擠出-壓延法

裴云夢等(2018)設(shè)計一款連續(xù)纖維增強復(fù)合材料制備裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡便易行、生產(chǎn)效率高，還可有效保證纖維長度和取向，提高纖維與熔融基體的結(jié)合性能。該裝置采用擠出-滾壓預(yù)混方式(圖4)，通過對物料進行擠壓和加捻滾搓實現(xiàn)擠出基體與不同規(guī)格纖維束的共混，制備出不同纖維含量和捻度的連續(xù)劍麻(Agavesisalana)纖維/PLA預(yù)混體，其功能性強，適應(yīng)性廣。

程海濤等(2020b)發(fā)明一種連續(xù)擠出熱塑性植物纖維預(yù)浸料制備方法，即在雙螺桿擠出機原有進料口旁增設(shè)另一進料口，并對螺桿進行設(shè)計改造，使其包括塑化段和輸送段，如圖5所示。植物纖維紗線與熱塑性聚合物同向熔融區(qū)輸送，經(jīng)擠出、冷卻、牽引和收卷，得到連續(xù)擠出熱塑性植物纖維預(yù)浸料，制備方法簡單可行。

圖4 擠出-滾壓預(yù)混系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架Fig.4 Structural framework of extruding-rolling premix system

綜上，借鑒塑料擠出流延成型工藝形成適用于連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的制備技術(shù)，其關(guān)鍵在于擠出成型工藝和壓延設(shè)備。該技術(shù)首先將熱塑性聚合物熔融擠出，呈片狀熔融態(tài)，然后與連續(xù)植物纖維流延至壓延設(shè)備上，冷卻定型，牽引、切邊、收卷獲得連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料，工藝簡單，成本低廉，綠色環(huán)保，生產(chǎn)效率高。

2.3 薄膜層疊法

Dun等(2019)采用薄膜層疊法成功開發(fā)一種可用于纏繞的劍麻纖維/高密度聚乙烯(HDPE)預(yù)浸帶，研究表明，預(yù)浸料的拉伸強度和彈性模量隨不連續(xù)劍麻纖維重疊長度增加而增大，但當纖維端部重疊超過11 mm時，接頭的存在不再對預(yù)浸料的拉伸強度產(chǎn)生影響。

2.4 熔融沉積成型(FDM)技術(shù)

Matsuzaki 等(2016)成功研制用于獲得連續(xù)纖維復(fù)合材料的3D打印機，以加捻黃麻紗線(密度1.46 g·cm-3，體積分數(shù)6.1%)為增強相、PLA為基體，并在3D打印過程中對扭曲的黃麻紗線施加適當張力和扭轉(zhuǎn)力矩，使其均勻成型，從而制備出連續(xù)黃麻纖維/PLA材料，其拉伸模量和強度分別相當于PLA試樣的157%和134%。

Le Duigou等(2019)以連續(xù)亞麻紗線(線密度68 tex)為研究對象，基于新型的連續(xù)亞麻纖維/PLA復(fù)合長絲，通過改裝的3D打印機成功制備出連續(xù)亞麻纖維/PLA 材料，其孔隙含量為2.1%±0.6%，遠遠低于短天然纖維復(fù)合材料的8.4%～47%(Le Duigouetal.， 2016； Filgueiraetal.， 2018)，與連續(xù)玻璃纖維/聚酰胺長絲的1.34%±0.13%或連續(xù)碳纖維/聚酰胺長絲的1.85%±0.30%相當(Chabaudetal.， 2019)。

圖5 雙螺桿擠出機改造示意Fig.5 Sketch of reconstructed twin-screw extruder

綜上，通過不連續(xù)植物纖維獲得連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸帶具有可行性，不僅可改善材料的物理力學(xué)性能，還能作為結(jié)構(gòu)材部分取代玻璃纖維，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。

3 植物纖維/熱塑性聚合物復(fù)合材料在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用

植物纖維/熱塑性聚合物復(fù)合材料在汽車輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用主要以強度高、模量大的增強相植物纖維(如木纖維、麻纖維、竹纖維等)和韌性好、模量小的熱塑性聚合物基體(如通用塑料： 聚丙烯、高密度聚乙烯、聚乳酸； 工程塑料： 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯等)組成的復(fù)合材料為主。單根植物纖維的物理力學(xué)性能和常用熱塑性聚合物的基本性能如表3(曹雙平等， 2010)和表4所示。

表3 單根植物纖維的物理力學(xué)性能①Tab.3 The physical mechanical properties of single plant fiber

表4 常用熱塑性聚合物的基本性能Tab.4 Basic properties of common thermoplastic polymer

迄今為止，汽車用植物纖維/熱塑性聚合物復(fù)合材料的增強相仍以木纖維和麻纖維為主(張璐等， 2010)，且大多采用連續(xù)長纖維編織成氈的方式，厚度一般為10～13 mm。木&麻纖維復(fù)合材料主要用于汽車的門板、支柱、座椅靠板、行李箱隔板、高架箱、頂棚、儀表板等內(nèi)飾材料(Biagiottietal., 2004)，不僅可滿足汽車的安全性和功能性，而且能減輕汽車自身質(zhì)量。據(jù)報道(Bajwaetal.， 2016)，國外的汽車工業(yè)也積極推廣使用木纖維復(fù)合材料作為內(nèi)飾材料，如Ford、GM、Toyota、Honda，VW和Benz等，每輛轎車木纖維復(fù)合材料平均使用量大于10 kg； 1992年，德國汽車制造商的麻纖維復(fù)合材料研究水平世界領(lǐng)先，奧迪、寶馬等汽車廠商在每輛車上平均使用麻纖維復(fù)合材料7～10 kg； 2005年，德國汽車工業(yè)用掉18萬t植物纖維增強復(fù)合材料，相當于每輛汽車使用16 kg； 德國BASF公司將各類麻纖維與聚丙烯(PP)等熱塑性材料復(fù)合，生產(chǎn)出面密度500～1 800 g·m2的纖維氈板，厚度2～13 mm，比玻璃纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料輕17%，且生產(chǎn)成本低、加工方法簡單、制件產(chǎn)品翹曲小(宋康玲等， 2008； 郝燕飛， 2015)，目前已應(yīng)用于Mercedes、Benz、Ford等汽車內(nèi)襯件上。北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司成功研制出用于汽車內(nèi)飾件的高性能黃麻、紅麻(Hibiscuscannabinus)、苧麻(Boehmerianivea)/PP、PC、PE復(fù)合材料，具有干濕強度均勻、強度高、尺寸穩(wěn)定性好、壓延性好、易成型等特點，其主要技術(shù)指標均滿足汽車內(nèi)飾產(chǎn)品標準要求，應(yīng)用前景廣闊，目前已成功應(yīng)用于濟南重汽斯太爾王以及豪沃、江淮風(fēng)等車上。表5描述了木&麻纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，表6(賴文等， 2019)對比了汽車用木&麻纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料的性能。

表5 木&麻纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用Tab.5 Applications of wood & hemp fiber reinforced thermoplastic polymer composites in automobile industry

表6 汽車用木&麻纖維增強熱塑性聚合物復(fù)合材料的性能對比Tab.6 Properties comparision of wood and hemp fiber reinforced thermoplastic polymer composites for automobile

近年來，為了突破木&麻纖維復(fù)合材料的研究瓶頸，推動汽車輕量化發(fā)展，竹材因資源豐富、生長周期短、輕質(zhì)高強、高韌等特點成為汽車輕量化用材的熱點課題。竹材是一種以竹纖維為增強相、薄壁細胞為基質(zhì)相的植物纖維增強復(fù)合材料，維管束密度沿徑向非均勻分布使其具有功能梯度材料的特點(陳復(fù)明等， 2012)，作為竹材的主要組成部分和承載單元，竹纖維被譽為“第五大天然纖維”(Yusoffetal.， 2016)，廣泛應(yīng)用于竹基纖維高性能復(fù)合材料與竹質(zhì)工程材料等領(lǐng)域(陳復(fù)明等， 2016)，這對緩解我國木材供需矛盾具有重要意義(Dengetal.， 2020； 2018)。

王云飛等(2018)采用無紡織氣流鋪裝成型工藝制備竹/木/PP纖維氈，通過“高溫低壓軟化工藝制備軟化片材-低溫高壓冷卻工藝定型”制備了一種以竹纖維為主、木纖維為輔的汽車用復(fù)合材料，其密實化好，表面光滑，且當竹/木/PP纖維配比為25∶25∶50時綜合性能最優(yōu)，復(fù)合材料的揮發(fā)性有機物(VOC)和半揮發(fā)性有機物(SVOC)釋放量完全符合Patac Engineering Standards TS-INT-001 PES11080限值標準要求，檢測合格。

喻云水等(2013)首先將竹纖維與熱塑性合成纖維混合開纖、梳理、鋪網(wǎng)、針刺制成復(fù)合纖維氈，通過連續(xù)輥筒式熱壓機成功獲得汽車內(nèi)飾件竹纖維復(fù)合基材，然后將其置于紅外線烤爐中軟化，再覆蓋表面裝飾用人造革、皮革或無紡布，進行冷壓成型，表面修飾，最終獲得了汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品。

Kumar等(2017)以空心玻璃作為填料的聚丙烯與竹纖維為研究對象，通過擠出造粒-注塑成型工藝制備了雜化復(fù)合材料，其質(zhì)量輕、強度大，可滿足汽車工業(yè)對現(xiàn)代工程材料的需求，為其他植物纖維應(yīng)用于汽車輕量化領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。

日本三菱汽車公司2007年下線的輕體環(huán)保型汽車首次全部使用竹纖維(BF)作為內(nèi)飾材料，竹纖維張力彈性系數(shù)較高，其強度超過其他植物纖維，可改善汽車零部件的剛性； 同時，與汽車內(nèi)襯用PP相比，BF/PBS復(fù)合材料整個生命周期的CO2排放量降低50%以上，產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物與木質(zhì)纖維板相比約減少85%。2014年，日本發(fā)條公司(NHK Spring)采用抄造工藝成功開發(fā)出應(yīng)用于汽車后座背板的內(nèi)飾材料BF/PP板，與流行的木質(zhì)板材相比，其質(zhì)量可減輕10%，BBC報道稱BF有可能取代碳纖維在汽車材料中的地位。

隨著汽車輕量化技術(shù)的推廣，薄壁化應(yīng)運而生，在滿足設(shè)計性能要求的前提下，改進材料和工藝，合理減薄制品壁厚，不僅能使制品質(zhì)量下降10%～20%，同時還可節(jié)約單件成本及相應(yīng)原料成本、能量消耗等附加成本，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品翹曲變形，使制品整體更加精巧輕便(丁國慶等， 2018)。以汽車門飾板和保險杠為例，傳統(tǒng)門飾板厚度一般在2.5～3.0 mm之間，通過調(diào)整設(shè)計將其降低到2.0 mm，相對于厚度2.5 mm，質(zhì)量減輕20%，單件產(chǎn)品總成本降低4.07元，而且在基于密度不變的情況下，整車質(zhì)量將減輕1.5 kg，如表7所示(鐘國留等， 2019)； 傳統(tǒng)保險杠厚度一般為3.0 mm，采用薄壁化技術(shù)可使其降至2～2.5 mm，節(jié)省原材料的40%(孫偉， 2020)。因此，與纖維氈相比，連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的發(fā)展勢在必行，其常規(guī)厚度通常在0.125～0.25 mm，甚至更薄至0.015 mm，同時還可降低粉塵污染，提高材料的可設(shè)計空間。

表7 傳統(tǒng)汽車門飾板與薄壁化門飾板的質(zhì)量和成本對比Tab.7 Comparison of quality and cost between traditional auto door trim and thin-walled door trim

4 展望

連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料研究對汽車輕量化以及汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。制備技術(shù)決定預(yù)浸料及其制品的關(guān)鍵性能，因此準確掌握其相關(guān)工藝、工作原理和關(guān)鍵技術(shù)難點對連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的工業(yè)化生產(chǎn)以及輕質(zhì)材料的發(fā)展具有重大意義。在今后研究工作中，可著眼于以下4方面：

1) 重點研究連續(xù)植物纖維的制備技術(shù)和均勻分散，有助于更薄預(yù)浸料的開發(fā)，從而消除纖維屈曲，提高結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，進一步降低制品成本。

2) 為實現(xiàn)低孔隙率、質(zhì)量上乘、性能優(yōu)異的連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的穩(wěn)定生產(chǎn)，可有效聯(lián)用現(xiàn)有制備技術(shù)，揚長避短，如擠出-壓延技術(shù)和薄膜疊層技術(shù)的聯(lián)用等。

3) 作為制備技術(shù)中的重要一環(huán)，制造設(shè)備開發(fā)可作為連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料穩(wěn)定生產(chǎn)的切入點，改進生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)材料、設(shè)備和工藝的一體化發(fā)展。

4) 為促進連續(xù)植物纖維/熱塑性聚合物預(yù)浸料的良性發(fā)展，有必要加快建立標準化評價體系以規(guī)范市場。