引言
竹塑复合材料 (BPC) 是将竹衍生纤维、粉末或竹粉与热塑性聚合物基体（较少情况下为热固性聚合物基体）结合而成的一类生物基复合材料，通常添加 偶联剂、稳定剂、润滑剂 和 着色剂 以改善加工和性能。它们最好被理解为天然纤维增强塑料大家族的一部分，与木塑复合材料密切相关，但因竹子的快速可再生性、高木质纤维素含量以及刚度、表面外观和尺寸稳定性的特征平衡而有所区别。
BPC 源于对竹加工残余物进行价值转化、减少对原生木材和化石衍生塑料依赖的努力，同时保留传统塑料的可制造性，如挤出、注塑、压缩成型和型材成型。该材料现已用于甲板、覆层、地板、家具、托盘、面板、家居用品和选定的运输部件，持续研究正扩展至更高性能、更低碳和更可回收的配方。
同时，BPC 占据复杂的可持续性位置：它可以减少森林压力并改善农业或加工残余物的利用，但其可回收性、长期风化行为和报废分离仍受生物质与聚合物相密切混合的限制。因此，当前创新聚焦于更好的界面粘附、改进的耐久性、回收或生物基基体、添加剂优化以及更循环的设计策略。
历史与发展
竹子长期用作结构和工艺材料，但 BPC 作为工业材料是相对近期的发展，紧随木塑复合材料的商业化以及二十世纪末和二十一世纪初天然纤维复合材料的扩展。随着竹栽培和加工产生大量锯末、刨花、纸浆和残渣，制造商开始将这些流转化为热塑性加工的复合原料。
随着用木质纤维素增强替代部分聚合物比例以及通过更好的颗粒处理、相容剂、纳米填料和混合增强策略改善竹填充塑料性能的兴趣增长，学术研究加速。最近的研究强调更高性能的复合架构，包括界面工程和纳米增强，以克服天然纤维/聚合物粘附的弱点并扩大 BPC 产品的可用服务范围。
化学结构与关键性能（技术概述）
BPC 不是单一物质，而是由嵌入聚合物基体中的竹增强材料组成的多相复合材料。竹组分通常包含纤维素、半纤维素、木质素和提取物，而基体通常为 PE、PP、PVC、PLA、PBS 或其他选用于熔融加工和服务要求的热塑性塑料。
关键性能驱动因素包括：
- 纤维含量和几何形状，强烈影响刚度、强度和收缩行为。
- 竹与聚合物之间的界面粘附，控制应力传递和吸湿性。
- 添加剂包，包括 偶联剂、抗氧化剂、UV 稳定剂、润滑剂、颜料 和 阻燃剂，塑造加工稳定性和户外耐久性。
- 竹原料的湿态，影响熔融加工、空隙形成和老化性能。
典型益处包括相对于纯聚合物的刚度改善、吸引人的天然外观、低于许多矿物填充塑料的密度，以及型材和板材产品中良好的可加工性。然而，BPC 也有实际限制：
- 吸湿和膨胀 → 竹的羟基丰富结构吸引水并可能削弱界面 → 使用干燥、相容剂、表面乙酰化、硅烷处理或疏水基体以减少吸水。
- 风化和 UV 老化 → 木质纤维素组分和聚合物基体在阳光和热下降解 → 使用 UV 稳定剂、颜料、纳米氧化物和保护表层。
- 界面不相容 → 极性竹与非极性聚烯烃粘结不良 → 使用马来酸酐化 偶联剂、等离子处理、聚多巴胺基层或混合增强。
- 高填料负载下的脆性 → 过多竹会降低延展性和冲击阻力 → 优化填料含量和粒径，并与 抗冲击改性剂 或混合纤维结合。
有用的加工规则是，随着竹负载增加，BPC 通常变得更刚硬，但超出应用特定最佳值后，可加工性和韧性往往下降。
生产工艺与原料
BPC 通常由竹粉、竹粉、纤维、刨花或残渣与热塑性树脂颗粒和 功能添加剂 结合生产。最常见的工业路线是熔融混炼后成型，通常通过挤出、型材挤出、压缩成型或注塑成型。
典型工艺顺序包括：
- 原料准备 竹子经过清洁、干燥、研磨和筛分至受控粒径。
- 表面处理或相容化 可应用化学品或偶联系统以改善与聚合物基体的粘结。
- 混炼 竹与聚合物在双螺杆或类似混合机中与 添加剂 共混。
- 成型 混合物挤出、注塑或压缩成型为板材、型材、瓷砖或部件。
- 精整 可添加表面压纹、涂层或机械加工以改善美观和性能。
常见基体包括 PE、PP、PVC，以及在某些研究和利基商业用途中越来越多地使用 可生物降解聚合物 如 PLA 或 PBS。某些产品也使用回收聚合物含量，使 BPC 与废物价值回收和成本降低策略保持一致。
应用与终端市场
BPC 在需要木质外观、防水性和中等结构性能且成本相对较低的地方最成功。主要应用领域包括：
| 行业 | 典型产品形式 | 常用材料/工艺匹配 |
|---|---|---|
| 建筑 | 甲板、覆层、围栏、墙板、地板、栏杆型材 | 挤出 BPC 板材和型材；PE/PP/PVC 基体；户外级 稳定剂 |
| 家具与家居用品 | 户外家具、橱柜、花盆、储物物品 | 注塑或挤出产品；中等填料负载以获得表面质量和刚度 |
| 运输 | 拖车甲板、托盘、内饰板 | 更高刚度复合材料，通常使用 PP 或 PE 并改进冲击阻力 |
| 农业与物流 | 托盘、板条箱、屏障、包装类刚性部件 | 尺寸稳定性和耐久性优先 |
| 消费品 | 碗、收纳盒、牙刷柄、装饰物品 | 注塑和短纤维等级 |
| 工程与研究利基 | 电气绝缘、增材制造试验、多孔碳前体 | 专用配方和实验室规模变体 |
不适合的应用是高冲击、薄壁精密部件，因其需要极高延展性和严格尺寸公差，因为常规 BPC 往往比工程 热塑性塑料 更吸湿且冲击耐受性较差。
对于户外甲板和覆层，竹增强与聚烯烃或 PVC 基体的结合特别有吸引力，因为它提供类似木材的美观，且比未经处理的天然木材更耐腐烂、开裂和虫害。在运输领域，竹增强 聚丙烯 已被探索用于拖车甲板，作为热带硬木产品的替代品，反映了对功能替代材料日益增长的兴趣。
环境与可持续性方面
BPC 常被宣传为比常规塑料和某些木制品更低影响的替代品，因为竹生长迅速、可频繁收获，并可利用原本未充分利用的残余物。当化石基聚合物含量部分被竹替代时，复合材料可降低相对于某些传统材料的隐含碳，尽管结果强烈取决于基体选择、运输距离、加工能耗和服务寿命。
可持续性优势包括：
- 残余物价值化 来自竹加工和加工流。
- 潜在更低碳足迹 在选定应用中低于某些水泥基或全合成替代品。
- 减少木材资源压力 在户外板材和型材市场。
- 与回收聚合物兼容 在某些配方中。
重要限制包括：
- 复合材料分离困难 在寿命结束时，因为竹与聚合物紧密结合。
- 污染和降级风险 如果产品与其他废塑料混合或作为混合材料废物处理。
- 生物降解性有限 在许多商业等级中，当基体为 PE、PP 或 PVC 时；竹组分是可再生的，但产品不一定可生物降解。
- 添加剂权衡，因为 UV 稳定剂、颜料 和 偶联剂 改善耐久性但可能使回收复杂化。
如 PLA 和 PBS 的生物基基体已被研究作为石油基树脂的替代品，但这些系统带来自身限制，包括耐热性、水解敏感性和成本。反复出现的研究主题是，最可持续的 BPC 并非简单地最生物基的，而是平衡使用寿命、可修复性、回收含量和报废回收的材料。
经济与全球市场影响
商业 BPC 定位于商品塑料、木塑复合材料和传统木材产品之间。其价值主张在重视耐候性、低维护、一致外观和易挤出成板材和型材的市场中最强。
全球市场分散，生产从专业区域制造商到为甲板和建筑产品渠道供应的大型 混炼商 不等。实际上，市场领导力往往较少由少数主导全球聚合物巨头塑造，而更多由控制配方专有技术、型材设计和进入建筑与户外家具市场的区域复合材料专家塑造。
主要经济驱动因素是：
- 低成本竹残余物 在具有成熟竹加工链的地区。
- 建筑和景观设计中对低维护户外材料的需求。
- 可持续建筑产品和循环材料品牌的增长。
- 在某些等级中重复使用回收聚合物流的能力，降低树脂成本压力。
主要成本敏感因素是树脂价格波动、干燥和预处理能耗，以及需要既能保持耐久性又不损害环境声明的添加剂系统。
当前挑战与创新
BPC 的核心技术挑战是竹的亲水性纤维与疏水性 热塑性塑料 之间的弱相容性。这导致界面空隙、冲击强度降低以及在湿度和热暴露下加速性能损失。
当前创新方向包括：
- 界面工程 使用聚多巴胺、酰化 生物聚合物 和其他生物启发粘附层。
- 纳米增强，包括埃洛石纳米管、纳米 SiO2、TiO2 和竹炭，以改善强度、耐老化性或热行为。
- 混合复合材料 将竹与其他纤维或填料结合以调节刚度和韧性。
- 生物基润滑剂和基体系统 用于更可持续的配方。
- 增材制造和先进成型，可使用富含竹的原料打开定制低批量产品。
在工业术语中，最有价值的创新往往不是最大竹负载，而是更好的界面设计，使中等填料含量能提供耐用、可加工和可服务的产品。
未来展望
BPC 很可能继续在外观、防水性和中等刚度最重要 的外部板材、面板、家具和其他半结构市场中保持最强。未来增长将取决于该行业能否在保持最初使其商业上具有吸引力的成本和加工优势的同时，改进耐久性和可回收性。
几个趋势可能塑造下一阶段的发展：
- 更高性能的 生物复合材料 具有工程化界面和混合增强。
- 更多使用回收和生物基聚合物 以降低碳强度。
- 通过抗 UV 和抗老化配方改进户外耐久性。
- 面向循环性的设计，包括更容易拆卸、可能的单材料策略以及更好的废物分选途径。
- 在数字制造和利基结构产品中更广泛采用，特别是在竹废物流丰富的地区。
最可信的未来情景不是完全替代塑料，而是 BPC 作为混合材料平台的角色扩大，该平台将可再生生物质与聚合物加工效率结合，用于能容忍其当前限制的应用。
摘要
BPC 是一种主要用于建筑、户外产品、家具和选定运输部件的竹增强聚合物复合材料。其吸引力在于将竹的可再生性和纹理与塑料的耐久性和可加工性相结合，而其主要技术限制是吸湿性、界面弱点和报废复杂性。
参考文献
- •
Bamboo Plastic Composite (BPC) Products. (2026, February 22). BambooVision. https://www.bamboovision.com/bamboo-plastic-composite-bpc-productsLink
- •
Replacing plastic with bamboo: A review of the properties.... (2023, October 31). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10647463/Link
- •
Innovative bamboo-plastic composites interfacial compatibility.... (2024, November 1). PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39209592/Link
- •
Bamboo plastic materials: A new type of composite material with many applications. (n.d.). ECHEMI.com. https://www.echemi.com/cms/539776.htmlLink
- •
Fabrication of high-performance bamboo–plastic composites.... (2020, May 11). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7248999/Link
- •
Characterization and research on mechanical properties of bamboo plastic composites. (2018, July 25). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6403658/Link
- •
Recycling bamboo waste via additive manufacturing. (n.d.). CumInCAD. https://papers.cumincad.org/data/works/att/ecaade2025_207.pdfLink
- •
Effects of the incorporation of nano-bamboo charcoal on the.... (n.d.). BioResources. https://bioresources.cnr.ncsu.edu/resources/effects-of-the-incorporation-of-nano-bamboo-charcoal-on-the-mechanical-properties-and-thermal-behavior-of-bamboo-plastic-composites/Link
- •
What is brominated polycarbonate? Uses, how it works & top.... (2025, October 5). LinkedIn. https://www.linkedin.com/pulse/what-brominated-polycarbonate-uses-6ds0eLink
- •
竹材加工廢料應用在生物可分解型塑膠複合材製備之研究 [Research on the application of bamboo processing waste in the preparation of biodegradable plastic composites]. (n.d.). National Chung Hsing University. https://for.nchu.edu.tw/en/uploads/file/thesis/87271194-51cb-4f7f-8957-340f9e5bfa9a.pdfLink
- •
An overview of the multifunctional research progress and sustainable development trends in bamboo-based composites. (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214993725004336Link
- •
纳米SiO2@TiO2 增强竹塑复合材料制备及托盘应用性能仿真分析 [Preparation of nano-SiO₂@TiO₂ reinforced bamboo-plastic composites and simulation analysis of pallet application performance]. (n.d.). AEEISP. https://www.aeeisp.com/nygcxb/cn/article/pdf/preview/10.11975/j.issn.1002-6819.202406215.pdfLink
- •
Preparation of nano-SiO₂@TiO₂ reinforced bamboo.... (2024, October 30). SciOpen. https://www.sciopen.com/article/10.11975/j.issn.1002-6819.202406215Link
- •
Research on molding technologies of bamboo/plastic composite. (n.d.). Atlantis Press. https://www.atlantis-press.com/article/25839219.pdfLink
- •
Thermomechanical analysis of biomass plastic composite.... (n.d.). UI Scholar Hub. https://scholarhub.ui.ac.id/cgi/viewcontent.cgi?article=1680&context=mjtLink
- •
Biomass-derived porous carbon materials for.... (2020, April 1). SciOpen. https://www.sciopen.com/article/10.12103/j.issn.2096-2355.2020.02.006Link
- •
Fabrication of high-performance bamboo-plastic composites reinforced by natural halloysite nanotubes. (n.d.). PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32403284/Link
- •
The applications of 9-([1,1'-biphenyl]-3-yl)-3-bromo-9H-carbazole. (2023, May 16). ECHEMI. https://topic.echemi.com/a/the-applications-of-9-1-1-biphenyl-3-yl-3-bromo-9h-carbazole_342815.htmlLink
- •
An examination of cutting-edge developments in bamboo.... (2023, February 2). IDEAS/RePEc. https://ideas.repec.org/a/eee/rensus/v188y2023ics1364032123006895.htmlLink
- •
Bamboo-fiber-reinforced thermoset and thermoplastic polymer composites: A review of properties, fabrication, and potential applications. (2022, March 29). PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35406261/Link
- •
BPC vs WPC - Which one to choose for manufacturing.... (2024, August 6). RajBioplast. https://www.rajbioplast.com/post/bpc-vs-wpcLink
- •
PEER-REVIEW ARTICLE. (n.d.). Semantic Scholar. https://pdfs.semanticscholar.org/3a99/eb60f64586e94ac3100341646870b046f674.pdfLink
- •
Understanding bamboo plastic composite (BPC). (2025, June 29). We-Do-Bamboo. https://www.we-do-bamboo.com/post/empowering-kenya-through-bamboo-green-industry-innovationLink
- •
Boron carbide. (2004, October 23). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Boron_carbideLink
- •
Top 5 uses of brominated polycarbonate in 2025. (2025, October 24). LinkedIn. https://www.linkedin.com/pulse/brominated-polycarbonate-real-world-5-uses-youll-actually-vhazfLink
- •
Potential application of bamboo powder in PBS bamboo plastic composites. (2019, January 1). Journal of King Saud University - Science. https://jksus.org/potential-application-of-bamboo-powder-in-pbs-bamboo-plastic-composites/Link
- •
BambooVision and bamboo plastic composite (BPC). (2024, May 22). BambooVision. https://www.bamboovision.com/post/bamboovision-and-bamboo-plastic-composite-bpc-a-sustainable-futureLink
- •
Changes in physical properties and microstructure of bamboo–plastic composites with different bamboo powder/polybutylene succinate ratios, polypropylene, and polyethylene. (2024, March 4). MDPI. https://www.mdpi.com/1999-4907/15/3/478Link
- •
Bamboo-plastic composite flooring. (2026, July 15). B2B Wiki. https://b2bwiki.baidu.com/en/encyclopedic/bamboo-plastic-composite-flooringLink
- •
Development and characterization of a sustainable bio-polymer concrete with a low carbon footprint. (2023, January 26). MDPI. https://www.mdpi.com/2073-4360/15/3/628Link
- •
Bamboo fiber reinforced polypropylene composites for transportation applications. (2022, October 6). Frontiers. https://www.frontiersin.org/journals/materials/articles/10.3389/fmats.2022.967512/fullLink
- •
Innovative bamboo-plastic composites interfacial.... (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024056083Link
- •
Development and characterization of a sustainable bio-polymer concrete with a low carbon footprint. (2023, January 26). PubMed. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36771929/Link
- •
An examination of cutting-edge developments in bamboo-PLA composite research: A comprehensive review. (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032123006895Link
- •
BPC-BBVS-Catalog.pdf. (2022, May 18). SlideShare. https://www.slideshare.net/slideshow/bpcbbvscatalogpdf/251802596?nway-content_model=ALink
- •
Boron carbide polymer composite: Advanced material.... (n.d.). Eureka. https://eureka.patsnap.com/materials/boron-carbide-polymer-compositeLink
- •
Polycarbonate (PC). (n.d.). BPF. https://www.bpf.co.uk/plastipedia/polymers/Polycarbonate.aspxLink
- •
BPC - Definition & Eigenschaften. (2024, April 26). HOLZwelten. https://blog.holzhandel-deutschland.de/bpc/Link
- •
Understanding the utility of BPC in the industry and BPC granule manufacturers. (2022, November 30). RajBioplast. https://www.rajbioplast.com/post/understanding-the-utility-of-bpc-in-the-industryLink
- •
Was ist BPC? - Merkmale und Eigenschaften. (n.d.). Ligna-Gard. https://ligna-gard.de/was-ist-bpc-eigenschaften/Link
- •
Polymer composite fabrication reinforced with bamboo fiber for.... (2021, December 14). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8707633/Link
- •
A sustainable and biodegradable building block: Review on mechanical properties of bamboo fibre reinforced PLA polymer composites and their emerging applications. (2022, December 20). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9763814/Link
- •
2017Jan17v2-MRSAdv-BPChydro-Vinicius3. (n.d.). arXiv. https://arxiv.org/pdf/1701.06337Link
- •
Opportunities and challenges of bamboo fiber composites in additive manufacturing: A comprehensive review. (2024, September 1). AIP Advances. https://pubs.aip.org/aip/adv/article/14/9/090702/3311593/Opportunities-and-challenges-of-bamboo-fiberLink
- •
PDF. (n.d.). BioResources. https://bioresources.cnr.ncsu.edu/wp-content/uploads/2018/01/BioRes_13_1_1661_Chen_ZQFW_Modif_Props_Bamboo_Plastic_Composites_Hydrotherm_Aging_13014.pdfLink
- •
Bamboo–polylactic acid (PLA) composite material for.... (2017, November 9). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5706233/Link
- •
Strategies for implementing a BPC in commercial.... (2024, January 30). BioProcess International. https://www.bioprocessintl.com/fill-finish/strategies-for-implementing-a-bpc-in-commercial-biologics-manufacturingLink
- •
Learn about polychlorinated biphenyls. (2026, April 16). EPA. https://www.epa.gov/pcbs/learn-about-polychlorinated-biphenylsLink
- •
Bisphenol A-based polycarbonates: Characterization of commercial samples. (n.d.). ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142941801000630Link
- •
High-strength, multi-mode processable bamboo molecular bioplastic enabled by solvent-shaping regulation. (2025, October 7). Nature. https://www.nature.com/articles/s41467-025-63904-2Link
- •
Bamboo plastic, is it really eco friendly? (2019, August 7). PandaBode. http://pandabode.com/blog/index.php/2019/08/07/bamboo-plastic-is-it-really-eco-friendly/Link
- •
BPC 157 | 137525-51-0. (2026, February 27). ChemicalBook. https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB81343566.htmLink