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1、绿色环保建材“竹钢” 科技名词定义中文名称:高性能竹基纤维复合材料(竹钢) 英文名称: wooden bamboo 定 义:高性能竹基纤维复合材料,主要是指以竹基纤维帘为基本构成单元按顺纹理方 向经热(冷)压胶合而成的板材。 依托中国林科院专利技术,由洪雅竹元科技有限公司制造的高性能竹基纤维复合材料, 商标名称为“竹钢”,为世界首创的竹制品,是完全由中国人自主开发的新材料。 简介 “ 竹钢 ” 是以我国南方地区大量生长的竹材资源为原料,通过纤维化竹束帘制备技术、酚醛 树脂均匀导入技术、连续式网带干燥技术、大幅面板坯铺装技术、成型固化技术等多项技术 集成,实现竹基纤维复合材料的高性能和可调控,最
2、终制造成高性能多用途竹基纤维复合材 料。 竹钢剖面 该产品技术节省了传统的剖蔑工序,是我国在竹材加工应用领域的一项重大突破,属于 竹材工业化利用的第五代技术,竹材的利用率从目前的20%50%,可以提高到95% 以上。 产品的力学性能指标,如抗弯强度可以达到350MPa以上,抗拉强度达360MPa以上,抗 压强度达到140MPa以上,弹性模量达到30GPa 以上,其强重比超过玻璃钢纤维复合材料, 可以应用于风电叶片材料的制造。 高性能竹基纤维复合材料具有广谱可设计性,既可以用于制造高强度风电叶片材料、船 舶甲板、 集装箱底板以及建筑结构等工程材料,又可以用作室内装饰装潢材料、高耐候性室 外材料、
3、家具材料,具有广阔的应用前景。 材料特点 “竹钢” 采用纯天然慈竹经酚醛树脂热压胶合而成,具有高强度、 低碳环保、 高耐候性、 阻燃、净化空气、使用寿命长等特点,是“以竹代木、以竹代钢”的最佳产品;是一种将竹 材重新组织并加以强化成型的竹质新材料,对增加竹农的收入、促进农民就业和发展竹产区 经济具有十分重要的意义。 1 绿色环保 随着全球气候变暖,森林愈发显得弥足珍贵,竹钢的出现, 更加有效地保护了人类的生 存环境。同面积的竹林可比树林多释放35% 的氧气 ,也可以这样说:竹产业不仅仅是低碳产 业,而更应该是负碳产业。通过环保加工工艺生产的“竹钢”由我国资源丰富的可循环再生 的慈竹、 环保胶酚
4、醛树脂和水分组成,使用时无需特殊护理和保养,有效吸收二氧化碳及空 气中大量有害物质。因为有了竹钢,我国大量被闲置的小径竹林将得到科学的管理和利用, 非常有利于保护生态平衡和应对气候变化。 2 高强度 高性能竹基纤维复合材料在制备过程中没有打乱竹材纤维的排列方向,可以保持竹材原 有的高强度的特点。通过权威检测:高性能竹基纤维复合材料的抗弯强度350MPa ,抗拉 强度达 360MPa ,抗压强度 140MPa ,弹性模量 30GPa ,水煮膨胀率 5% ,由于竹钢 强度高、密度大,各项指标均已达到或超过了叶片基材和户外板材的性能指标要求,同时, 竹钢也是建筑结构的理想选材。对于冲击荷载及周期性疲
5、劳破坏有很强的抵抗力,具有最佳 的抗震性,竹钢结构在各种条件下,均表现出优异的稳定性和结构的完整性。 3 良好地可加工性 竹钢板材常规尺寸为2500L*1280W*20T (25、30 、35 )mm 大板面设计,自由裁 切, 100% 出材率,适用性更强,可选加工方式如下: 竹钢板材 1. 可锯切。虽然竹钢板材非常坚硬,但一样可以运用现有的木材锯切设备任意锯切加 工。只是最好使用合金刀具,则有更好的锯切效率。 2. 可拼接。板材厚度虽然只有2035mm,长度虽然只有2500mm,但是借用优异的双 组份拼板胶,可采用直拼、叠拼、错逢拼、指接、螺接等,可轻易地获取到厚达几米,长达 几十米的方材。
6、 3. 可连接。竹钢材因为过于坚硬,所以不方便采用钉接,可以先铣空后再用自攻钉固 定连接,因其优秀的握钉性能,连接非常结实。 4. 可砂刨。竹钢材可以像一般的木材一样,可砂光,亦可刨光,也可以铣型,加工面 可以非常光洁,因没有木材的虫蛀和结疤,加工面亦非常完整,无需补腻。 4 表面良好地附着性 1. 可上色。竹钢亦可采用常规的木材着色剂,调出任意色彩。 2. 可着油、漆。竹钢材饰面可根据具体需要,表面可喷涂、擦刷各类木油、木蜡油、 水性清漆、硝基清漆、醇酸清漆以及已调色后的木蜡油和调和漆等等。 5 易于施工(工期短) 竹钢具有良好的可加工性,通过拼接板材的方式结构可采用装配式施工,这样施工使得
7、 竹钢结构 -房屋、亭阁或是地板等均具有造型独特、拆装简易的特点,且对气候的适应能力 较强,不会像混凝土工程一样需要很长的养护期,另外,竹钢板材还适应各种温度条件作业, 即使冬季施工也不受限制。1 6 耐久性和耐候性 “竹钢”由我国资源丰富的可循环再生的慈竹、环保胶酚醛树脂和水分组成,同时,表 面可着油、 漆。使得竹钢板材具有良好的耐久性和耐候性。精心设计和建造的现代竹钢结构 建筑、室内外装饰、家具等,能够面对各种挑战,坚固耐磨,即使在多雨、潮湿气候下也不 易变形,是现代最经久耐用的建筑材料之一。 7 阻燃性强 “竹钢“为有机材料B1 级(难燃),在燃烧碳化后一定时间内保有一定强度无烟、毒 气
8、产生。 主要用途 1 应用于建筑结构 而我国结构用木质材料相对缺乏,因此用竹材部分替代木材制造结构用集成材则显得非 常必要。 高性能竹基纤维复合材料是一种新型复合材料,相比于建筑结构用木材的力学性能 受其缺陷(包含木节、斜纹、裂纹、生长环境等)等因素的影响,其力学性能具有良好的稳 定性,且强度力学性能也远高于木材。 竹钢房 通过高性能竹基纤维复合材料在建筑结构领域的应用,部分代替结构用木材在木结构、 钢- 木混合结构中的应用,逐渐实现木质材料资源的自主化,推动我国新型、绿色建筑的进 一步发展。 下表对比了两种建筑结构用材料的性能。评价材性的关键指标是模重比和强重比(模量 /密度;强度 /密度)
9、。 竹钢与木材性能对比 类别 性能 木 材竹钢 密度( kg/m)7001180 比模量( MPa )1970029100 比强度( MPa )44307.1 2 室内、外装饰 高性能竹基纤维复合材料是一种新型的人造板材。它对竹材的高效利用、环保及 全竹窗 低碳高品质的特性深受国内外客户的期待。目前,国内高性能竹基纤维复合材料的生产和 使用还处于起步阶段,但已经有一些投资商看好这一行业并计划投资进行大规模的生产,马 德里机场天花内饰对竹材的全面应用,以及上海世博会有9 大竹材概念的场馆,无不体现 出了全球对低碳环保的逐步重视,和作为低碳环保、可再生资源的优秀代表竹材产业已阔 步全世界人民的现代
10、生产和生活中。由于高性能竹基纤维复合材料的高强度、耐候性能、 良 好地可加工性及表面良好地附着性,使“竹钢”被广泛应用于地板、门窗、桥梁、花架、栈 道等。成为当下最优秀的室内外装饰材料之一。 3 作为风电叶片 竹钢自身优越的高强度、阻燃、耐候、绝缘、经济、可降解的性能,通过与玻纤的再复 合,可以在风电领域一展身手。目前,风电叶片所使用的主要材料为玻璃纤维复合材料和 木质单板层积材。风力发电叶片占风力发电整个装置成本的20% 左右,其成本在一定程度 上影响和决定着整个风电设备的成本。因此,材料的选择,制备工艺优化对于降低成本,提 高性价比具有十分重要的作用。使用高性能竹基纤维复合材料作为叶片,加
11、上合理的翼形设 计, 40 米长的叶片完全可以避免使用碳纤维,从而降低原材料的成本。另外,竹材这种生 物质材料在生长过程中吸收了的二氧化碳要远高于制造过程中带来的碳排放,可以形成负碳 排放的产业链,同时,其产品易于降解,便于回收,提高了环保因素。因此,开发以竹材为 基材的人造板产品可以避免玻璃钢不能循环利用、碳纤维低性价比及木材资源浪费的缺陷, 在风电叶片材料的应用上具有很大的潜力。 下表对比了三种风电叶片用材料的性能。评价材性的关键指标是模重比和强重比(模量 /密度;强度 /密度)。 竹钢与玻璃钢和桦木层积材性能对比 类别 性能 玻璃钢 A260桦木层积材竹钢 密度( kg/ m )17507001180 比模量( MPa )177001970029100 比强度( MPa )558.341.4307.1
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