一种竹基纤维复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于竹基材料技术领域。本发明专利技术提供了一种竹基纤维复合材料及其制备方法，制备方法包含如下步骤：将竹纤维束在增塑剂溶液中进行增塑处理，得到增塑竹纤维束；将增塑竹纤维束顺次进行氧化处理、浸渍碳化，得到碳化竹纤维束；对碳化竹纤维束顺次进行浸胶处理、热压成型，得到竹基纤维复合材料。本发明专利技术还提供了一种竹基纤维复合材料的应用。本发明专利技术的竹基纤维复合材料颜色丰富，自然饱满，具有高级木材的纹理，防霉效果、耐候性和耐光老化性好，能够广泛用于制备明清家具；复合材料尺寸稳定性良好，吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率显著降低，材料内部应力均匀、不易开裂，力学性能良好；本发明专利技术的制备方法生产成本低，能耗低，环境友好。友好。

【技术实现步骤摘要】
一种竹基纤维复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及竹基材料
，尤其涉及一种竹基纤维复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]重组竹(又称重竹)，是一种将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹制新材料，也就是将竹材加工成长条状竹篾、竹丝或碾碎成竹丝束，经干燥后浸胶，再干燥至一定的含水率，铺装在模具中，经高温高压热固化而成的型材。重组竹家具是以重组竹为原料，采用木质家具尤其是实木家具的结构和工艺制成的一类家具，可以做成框式结构或板式结构，重组竹的材质和色泽与珍贵木材类似，可用于仿红木家具的制造。
[0003]重组竹的密度是竹木密度的1.6倍以上，硬度高，强度大，耐冲击性好。重组竹的干缩湿涨主要是由于竹材具有吸湿性，在一定的温度和湿度条件下，竹材细胞的纤维素、半纤维素中的羟基会吸附空气中的水分子，当空气中水蒸气减少时，水分向空气中蒸发形成干缩，重组竹密度较大，容易因材料收缩而产生裂缝、开裂和翘曲。并且，目前的碳化重组竹大多采用高温热处理加工工艺，能耗大，周期长，生产效率低，质量损失率大，且热处理过程中排放大量的废气和废液，污染环境。
[0004]因此，研究开发一种提高尺寸稳定性和力学性能，降低开裂和能耗的竹基纤维复合材料，将其用于制造明清家具，具有重要的研究价值和意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种竹基纤维复合材料及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种竹基纤维复合材料的制备方法，包含如下步骤：
[0008]1)将竹纤维束在增塑剂溶液中进行增塑处理，得到增塑竹纤维束；
[0009]2)将增塑竹纤维束顺次进行氧化处理、浸渍碳化，得到碳化竹纤维束；
[0010]3)对碳化竹纤维束顺次进行浸胶处理、热压成型，得到竹基纤维复合材料。
[0011]作为优选，步骤1)所述增塑处理的温度为70～80℃，增塑处理的时间为5～10min，增塑处理的压力为220～360MPa。
[0012]作为优选，所述增塑处理为竹纤维束顺次在220～290MPa、300～360MPa的压力下进行；其中，在220～290MPa的压力下增塑处理的时间为2～4min，在300～360MPa的压力下增塑处理的时间为3～7min。
[0013]作为优选，步骤1)所述增塑剂溶液的质量浓度为3～6％，增塑剂包含邻苯二甲酸二乙酯、环氧硬脂酸辛酯或尿素。
[0014]作为优选，步骤2)所述氧化处理的试剂为硝酸溶液或高锰酸钾溶液，试剂的质量浓度为25～35％；氧化处理的温度为40～50℃，时间为2～3h。
[0015]作为优选，步骤2)所述浸渍碳化的试剂包含质量比为100：1～5的酸溶液和金属盐；所述酸溶液的浓度为25～40％，所述酸溶液包含硼酸、硫酸或柠檬酸；所述金属盐包含氯化锌、硝酸锌、氯化铁、硫酸亚铁中的一种或几种。
[0016]作为优选，步骤2)所述浸渍碳化的温度为75～90℃，时间为1～5h。
[0017]作为优选，步骤3)所述浸胶处理的试剂为酚醛树脂胶粘剂或聚醋酸乙烯酯胶粘剂，浸胶处理的时间为10～20min；所述热压成型的压力为4～6MPa，温度为70～85℃，时间为2～3h。
[0018]本专利技术还提供了一种所述的制备方法得到的竹基纤维复合材料。
[0019]本专利技术还提供了一种所述的竹基纤维复合材料在家具中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0021]1)本专利技术的竹基纤维复合材料颜色丰富，自然饱满，具有高级木材的纹理，防霉效果、耐候性和耐光老化性好，能够广泛用于制备明清家具。
[0022]2)本专利技术的竹基纤维复合材料尺寸稳定性良好，吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率显著降低，材料内部应力均匀、不易开裂，力学性能良好。
[0023]3)本专利技术的制备方法生产成本低，能耗低，环境友好。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种竹基纤维复合材料的制备方法，包含如下步骤：
[0025]1)将竹纤维束在增塑剂溶液中进行增塑处理，得到增塑竹纤维束；
[0026]2)将增塑竹纤维束顺次进行氧化处理、浸渍碳化，得到碳化竹纤维束；
[0027]3)对碳化竹纤维束顺次进行浸胶处理、热压成型，得到竹基纤维复合材料。
[0028]本专利技术优选将毛竹在束竹机中定向疏解，得到竹纤维束。
[0029]本专利技术步骤1)所述增塑处理的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃，更优选为74～76℃；增塑处理的时间优选为5～10min，进一步优选为6～9min，更优选为7～8min；增塑处理的压力优选为220～360MPa，进一步优选为240～320MPa，更优选为260～300MPa。
[0030]本专利技术所述增塑处理优选为竹纤维束顺次在220～290MPa、300～360MPa的压力下进行，进一步优选在240～280MPa、320～340MPa的压力下进行；其中，在220～290MPa的压力下增塑处理的时间优选为2～4min，进一步优选为2.5～3.5min，在300～360MPa的压力下增塑处理的时间优选为3～7min，进一步优选为4～6min，更优选为5min。
[0031]本专利技术步骤1)所述增塑剂溶液的质量浓度优选为3～6％，进一步优选为4～5％，增塑剂优选包含邻苯二甲酸二乙酯、环氧硬脂酸辛酯或尿素；当增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯或环氧硬脂酸辛酯时，溶剂优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
二甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或无水乙醇，当增塑剂为尿素时，溶剂优选为无水乙醇或水。
[0032]本专利技术所述增塑处理优选为竹纤维束在增塑剂溶液中完全浸没；所述增塑处理完成后优选进行干燥处理，得到增塑竹纤维束；所述增塑竹纤维束的含水率优选≤12％，进一步优选为9～11％。
[0033]重组竹的主要成分(纤维素、半纤维素、木质素及抽提物)对紫外线存在一定程度的吸收，导致重组竹三大素及抽提物分子构造产生不同程度的光降解，导致物理化学性能
下降，如颜色变化、开裂、粗糙度增加。利用增塑剂为介质进行高压增塑处理，增塑剂对竹材起到膨胀作用。本专利技术通过在不同压力下进行增塑处理，并且控制合理的压力值，能够充分打开竹纤维细胞的分子链，提高增塑剂在竹材内部的浸入深度和均匀性，能减少竹材的干缩性，提高尺寸稳定性，减小材料的开裂。
[0034]本专利技术步骤2)所述氧化处理的试剂优选为硝酸溶液或高锰酸钾溶液，氧化处理试剂的质量浓度优选为25～35％，进一步优选为27～32％，更优选为29～30％；硝酸溶液或高锰酸钾溶液的溶剂为水；氧化处理的温度优选为40～50℃，进一步优选为42～48℃，更优选为44～46℃；氧化处理的时间优选为2～3h，进一步优选为2.5h。
[0035]本专利技术步骤2)所述浸渍碳化的试剂优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竹基纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将竹纤维束在增塑剂溶液中进行增塑处理，得到增塑竹纤维束；2)将增塑竹纤维束顺次进行氧化处理、浸渍碳化，得到碳化竹纤维束；3)对碳化竹纤维束顺次进行浸胶处理、热压成型，得到竹基纤维复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述增塑处理的温度为70～80℃，增塑处理的时间为5～10min，增塑处理的压力为220～360MPa。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述增塑处理为竹纤维束顺次在220～290MPa、300～360MPa的压力下进行；其中，在220～290MPa的压力下增塑处理的时间为2～4min，在300～360MPa的压力下增塑处理的时间为3～7min。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述增塑剂溶液的质量浓度为3～6％，增塑剂包含邻苯二甲酸二乙酯、环氧硬脂酸辛酯或尿素。5.根据权利要求4所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高婕，李兴伟，马红霞，谢桂军，曹永建，王剑菁，官莉莉，陈利芳，李万菊，李怡欣，赖敏婷，钱明惠，李腊梅，
申请(专利权)人：广东省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：