一种薄型化竹束纤维层积材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及竹材加工领域，具体涉及一种薄型化竹束纤维层积材及其制备方法。制备方法包括以下步骤：1)脱木素预处理：将竹束纤维原料与脱木素药品的溶液混合、浸泡并加热，反应后水洗，得到脱木素竹束纤维；2)浸胶和热压：将所述脱木素竹束纤维进行干燥，在胶黏剂中浸胶，然后进行热压处理，得到薄型竹束纤维层积材。本发明专利技术制备的竹束纤维层积材具有薄型、高强高模等特点，可作为墙板、防护板、公路隔音板等薄型高性能板材，广泛应用于建筑、交通、包装等领域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种薄型化竹束纤维层积材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及竹材加工领域，具体涉及一种薄型化竹束纤维层积材及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国竹类资源十分丰富，且竹子生长速度快、成材周期短、竹材力学性能好。为了缓解木材的供需矛盾，人们提出“以竹代木”理念。
[0003]近年来，以重组竹、竹集成材、展平竹为代表的竹质工程材料得到了快速的发展。其中，由我国自主研发的竹束纤维复合材料—重组竹产品，攻克了竹材青黄难以胶合以及竹材整张化利用的技术瓶颈，提高了竹材附加值和利用率。但目前市售竹束纤维复合材料的厚度在15～25mm之间，密度高达1.1～1.3g/cm3，由于其密度和厚度较大，且存在应力不均、力学强度过剩等问题，难以作为大幅面材料应用于墙体、饰面装饰及建筑结构等领域。
[0004]目前诸多研究通过对竹材进行预处理以扩展其内部空间与表面积，提升界面结合，进而实现竹材产品高值化利用，例如：机械处理法(表面打磨、粉碎等处理)、湿热处理法、辐射处理法(火焰、电晕、微波、等离子体处理等)、化学处理法以及生物处理法等。本研究拟采用脱木素预处理的方法，通过去除竹材中的部分木质素，有效扩大竹材孔隙，从而提高胶黏剂在其中的渗透性能，进一步增强竹材
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胶黏剂间的界面强度，以达到在降低板材厚度的同时，保持其尺寸稳定性与力学强度的目的，开发出薄型、轻质高强的竹束纤维层积材。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种薄型化竹束纤维层积材及其制备方法。
[0006]第一方面，本专利技术提供的薄型化竹束纤维层积材的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)预处理：将竹束纤维原料与脱木素药品的溶液混合、浸泡并加热，反应后水洗，得到脱木素竹束纤维；
[0008]2)浸胶和热压：将所述脱木素竹束纤维进行干燥，在胶黏剂中浸胶，然后进行热压处理，得到薄型竹束纤维层积材。
[0009]本专利技术通过对原料进行预处理，由竹束纤维为主要原料，部分去除竹束纤维中的木质素、半纤维素、果胶、抽提物等有机组分，从而使竹束纤维表面出现大量孔隙，增设竹束纤维中的渗透通道与表面结合位点，有利于胶黏剂的渗透与固着，进而提高竹束纤维
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胶黏剂的界面结合强度。在降低板材厚度的同时，保持板材的尺寸稳定性和板材强度，开发出薄型、轻质高强的竹束纤维层积材，能更好地作为大幅面材料应用于墙体、饰面装饰、墙板、防护板、公路隔音板及建筑结构等领域，有望进一步拓宽竹基纤维复合材料的应用领域。
[0010]作为优选，所述竹束纤维原料经疏解后选用其竹青侧纤维或竹黄侧纤维，优选采用竹青侧纤维。
[0011]本专利技术研究发现，本专利技术的制备工艺及原料体系中，采用竹青侧纤维作为竹束纤维原料较竹黄侧纤维制备的竹束纤维层积材其静曲强度可提高20％～60％，弹性模量可提
高47％～70％。
[0012]作为优选，所述脱木素药品选自NaOH、Na2SO3、NaClO2、CH3COOH、H2O2、NaSiO3、DTPA、MgSO4中的一种或多种；优选的，所述脱木素药品选自NaOH和Na2SO3的混合溶液或NaOH、NaClO2和CH3COOH的混合溶液或NaOH、NaSiO3、DTPA、MgSO4和H2O2的混合溶液，更优选为NaOH、NaClO2和CH3COOH的混合溶液。
[0013]本专利技术采用的脱木素药品有利于提高竹束纤维层积材的静曲强度，尤其是专利技术人经研究发现，采用酸法脱木素和碱法脱木素得到的竹束纤维层积材其静曲强度和弹性模量相差较大，酸法脱木素制得的板材具有更好的静曲强度。
[0014]进一步优选，所述竹束纤维原料为竹青侧纤维，且所述脱木素药品为NaOH、NaClO2和CH3COOH的混合溶液；更优选的，所述NaOH浓度为2.5mol/L，NaClO2和CH3COOH的混合溶液的pH为4.5～4.6；进一步优选的，所述竹束纤维原料先在NaOH水溶液中浸泡若干小时，用蒸馏水洗净后，加入所述NaClO2和CH3COOH的混合溶液中，在一定温度下反应至结束。
[0015]本专利技术经大量实验研究发现，当采用特定的竹束纤维原料结合筛选的脱木素药品，通过一定温度及时间的浸泡，能够使得预处理后的竹青束样品具有最佳的渗透通道和表面结合位点，结合后续浸胶和热压工艺处理，具有难预期的大幅提升静曲强度和弹性模量的效果。
[0016]进一步地，根据本专利技术，所述竹束纤维原料可以选自散生竹或丛生竹。
[0017]作为优选，所述竹束纤维原料选自毛竹、慈竹、棉竹、撑绿竹和甜龙竹中的一种或多种；更优选的，所述竹束纤维原料为毛竹。
[0018]根据本专利技术，所述胶黏剂可以选用有机胶黏剂或无机胶黏剂；所述胶黏剂的初始状态为溶液、溶胶、粉末中的一种或多种。
[0019]作为优选，所述胶黏剂选自酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺
‑
甲醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚硅氧烷、石膏、水泥、粘土和地质聚合物中的一种或多种。
[0020]进一步优选，所述胶黏剂为酚醛树脂，优选采用固含量为20～25％的胶黏剂水溶液。
[0021]作为优选，步骤1)中，浸泡时间为2～12h，加热温度为50～100℃。
[0022]进一步优选，步骤1)中，浸泡时间为6～8h，加热温度为60～65℃。本专利技术中在优选的加热和浸泡条件下效果更佳。
[0023]进一步优选，将脱木素后得到的竹青束样品(脱木素竹束纤维)在自然环境下干燥至含水率为8
±
1％，将固含量为45
±
5％的酚醛树脂胶黏剂加水稀释至固含量为25
±
5％，将干燥后的竹青束样品浸渍于稀释后的酚醛树脂胶黏剂水溶液中；浸胶结束后将样品捞出并沥干至不滴胶状态后，再次进行干燥至含水率为8
±
2％。
[0024]作为优选，步骤2)中，浸渍时间为10～30min，热压时间为30～60min，热压压力为5～15MPa，热压温度为130～150℃。
[0025]进一步优选，步骤2)中，按照顺纹组坯的方式，对浸胶干燥后的竹青束样品进行热压，热压工艺采用冷进
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冷出工艺，热压温度为145～150℃，热压压力为10～12MPa，热压时间为30～35min，热压后降温，温度降至45～50℃，卸压。
[0026]本专利技术中，在对竹青束样品进行特定条件下的预处理的基础上，同时结合优化的浸渍和热压条件能够协同提高薄型化竹束纤维层积材的抗弯性能和尺寸稳定性等综合性
能，在降低板材厚度的基础上，保持甚至提高竹束纤维层积材的力学强度，在特定的脱木素预处理、浸胶、热压工艺共同作用下得到的具有综合性能优异的高强高模性能的薄型竹束纤维层积材。
[0027]第二方面，本专利技术提供的一种薄型化竹束纤维层积材，由所述的薄型化竹束纤维层积材的制备方法得到。
[0028]进一步优选，所述薄型化竹束纤维层积材的密度为1.1～1.3g/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄型化竹束纤维层积材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)预处理：将竹束纤维原料与脱木素药品的溶液混合、浸泡并加热，反应后水洗，得到脱木素竹束纤维；2)浸胶和热压：将所述脱木素竹束纤维进行干燥，在胶黏剂中浸胶，然后进行热压处理，得到薄型竹束纤维层积材。2.根据权利要求1所述的薄型化竹束纤维层积材的制备方法，其特征在于，所述竹束纤维原料经疏解后选用其竹青侧纤维或竹黄侧纤维，优选采用竹青侧纤维。3.根据权利要求2所述的薄型化竹束纤维层积材的制备方法，其特征在于，所述脱木素药品选自NaOH、Na2SO3、NaClO2、CH3COOH、H2O2、NaSiO3、DTPA、MgSO4中的一种或多种；优选的，所述脱木素药品选自NaOH和Na2SO3的混合溶液或NaOH、NaClO2和CH3COOH的混合溶液或NaOH、NaSiO3、DTPA、MgSO4和H2O2的混合溶液。4.根据权利要求3所述的薄型化竹束纤维层积材的制备方法，其特征在于，所述竹束纤维原料为竹青侧纤维，且所述脱木素药品为NaOH、NaClO2和CH3COOH的混合溶液。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的薄型化竹束纤维层积材的制备方法，其特征在于，所述竹束纤维原料选自毛竹、慈竹、棉竹、撑绿竹、紫竹中的一种或多种。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶翰舟，李心璞，王戈，
申请(专利权)人：国际竹藤中心，
类型：发明
国别省市：