竹粉中的纤维素、半纤维素和木质素含有大量羟基、羧基等极性基团，对水分子有较强的亲和力。但竹粉作为填料与可降解塑料（如PLA、PBAT等）复合时，亲水的竹粉与疏水的聚合物基体相容性差，两者界面结合弱，竹粉难以均匀分散，复合材料的力学性能和耐水性都会受到影响。要让竹粉在聚合物基体中形成良好的界面结合，就需要降低其表面极性，使其从亲水向疏水方向转变。这个转变过程，就是疏水化改性。

竹材解剖结构图

一、常见的改性方法

（1）热处理

热处理的原理是利用纤维素、半纤维素和木质素热解温度的差异，在150-190℃下对竹粉进行加热处理。半纤维素在此温度区间发生部分降解，羟基等亲水性基团数量减少，同时热处理还会改变竹材的微观结构，进而影响表面润湿行为。

在150-190℃下热处理60-240分钟后，竹粉吸湿性显著下降，竹粉/聚丙烯复合材料的防霉性能也得到改善。该方法的优势在于无需化学试剂、工艺简单，适合对疏水要求不高且成本预算有限的应用，或作为其他改性方法的前处理步骤。但热处理药剂成本虽低，150-190℃高温长时间运行的能耗成本不可忽略。半纤维素热解产生的酸性副产物（如乙酸）可能对PLA/PBAT等可降解聚酯基体造成酸性降解风险，实际应用中通常需配合稳定剂使用，因此较少单独作为最终改性手段。

不同热处理竹粉/PP复合材料的防霉效果图（来源：文献）

（2）硅烷偶联剂改性

硅烷偶联剂（如KH-550、KH-560、KH-570、苯基硅烷等）水解后生成硅醇，与竹粉表面的羟基形成氢键，进而脱水缩合形成共价键，在竹粉表面接枝有机疏水链段。

以苯基硅烷偶联剂为例，在特定pH值及醇水条件下水解后，于室温下对竹粉进行表面接枝处理，竹粉表面形成疏水层，水接触角可达90°以上，起始热分解温度也有显著提升。也有研究采用NaOH溶液与甲基三甲氧基硅烷对竹粉进行协同改性。

该方法已有较多专利积累，是目前竹粉疏水化领域研究最深入的技术方向之一。硅烷偶联剂改性兼顾了工艺便捷性与性能提升，膜袋类产品（快递袋、购物袋、垃圾袋、地膜等）、注塑件与餐具等对疏水性和力学性能有较高要求的场景均可适用。药剂成本虽高于热处理，但工艺简单、室温操作，综合制造成本未必高于热处理。同时实际应用中偶联剂的种类和用量也需根据目标聚合物和加工工艺进行适配。

（3）其他表面有机改性方法

这类方法主要是在竹粉表面通过化学键合或物理吸附引入疏水性有机分子层，减少水分子接触。代表性方法包括：

烷基烯酮二聚体处理：烷基烯酮二聚体与纤维素中的羟基反应形成β-酮酸酯，在竹粉表面形成疏水层。

漆酶介导仿生改性：通过漆酶催化合成多巴胺涂层，并接枝十八烷胺，在竹粉表面形成亲水-疏水梯度结构。研究表明，采用该方法改性后，竹粉/PHB复合材料拉伸强度可提升21.9%，吸水率降低29.4%。

漆酶‑聚多巴胺仿生疏水改性竹粉的技术原理图（来源：文献）

酯化改性：采用原位固相法进行酯化反应，接枝疏水链段。研究表明，马来酸酐改性后竹粉/聚合物复合材料的抗拉强度最高可提升80.73%，应变最高可提升48.36%。2026年一项研究提出了一种微波辅助无溶剂酯化方法：马来酸酐与竹粉在微波反应器中反应30分钟即可实现高效酯化，改性后竹粉无需进一步纯化即可直接用于制备PBAT复合薄膜。

碱-醚化改性：以氢氧化钠作润胀剂和催化剂，氯化苄为醚化剂进行内部塑化改性。

该类方法疏水化效果最为显著，适合高端功能性复合材料等对性能要求较高的场景，可根据目标聚合物选择不同改性方案实现定向设计。但多数方法仍处于实验室研究或专利申请阶段，工艺复杂、成本较高，工业化应用的成熟度尚需进一步验证。

二、产业应用现状

2026年“以竹代塑”正式写入国家“十五五”规划纲要，竹粉在可降解塑料领域的应用加速推进，疏水化改性技术也同步从实验室走向产业化。

在改性技术产业化方面，福建阳竹新材料与国际竹藤中心联合申请的发明专利采用碱液浸渍-酰卤改性及新型增容接枝剂技术，对竹粉进行表面有机改性，有效提升了竹粉的疏水性和与PBAT的相容性。同时，该公司自主研发的竹纤维超纳米微粉制备和动态熔融改性造粒等技术，进一步将改性竹粉应用于全生物降解快递袋等产品，竹粉添加比例可达30%-40%。此外，元素惠通新材料开发了一项可生物降解膜袋用改性竹粉/PBAT复合材料的制备技术，在竹材超细研磨过程中引入酯类偶联剂进行表面接枝处理。

竹粉餐具和快递袋（来源：阳竹新材料）

在装备端，超微竹粉湿法改性分散设备也在发展，将化学改性处理与物理机械分散集成于同一工艺路线中，为改性技术的规模化应用提供了装备支撑。

三、结语

疏水化改性的本质，是在亲水的竹粉与疏水的聚合物之间建立界面相容性。伴随改性技术成熟度提升和服役性能持续验证，竹粉在可降解塑料及竹塑复合材料领域的应用空间将进一步拓展，为竹产业升级与塑料减量提供重要支撑。

参考文献：

1、周吓星,苏国基,陈礼辉.竹粉热处理改善竹粉/聚丙烯复合材料的防霉性能[J].农业工程学报,2017.

2、Chen Z H, Ouyang J J, Yao H H, et al. Facile bioinspired modification of bamboo flour/polyhydroxybutyrate biocomposites via laccase-mediated polydopamine/octadecylamine spraying[J]. Sustainable Materials and Technologies, 2025.

3、Zhao X, Xiong S J, Zhou S J, et al. Solvent-free rapid microwave esterification of bamboo lignocellulose for biodegradable composite films fabrication[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2026.

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