[發明專利]一種改善竹材軸向易發生層間斷裂的加工工藝

在審

• 申請號: 202011368534.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112372780A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 孫傳慶
• 申請（專利權）人: 阜南縣明強柳編工藝品有限公司
• 主分類號: B27K9/00
• 分類號: B27K9/00;B27K5/00;B27K3/10;B27K5/04
• 代理公司: 合肥廣源知識產權代理事務所(普通合伙) 34129
• 代理人: 汪綱

本發明公開了一種改善竹材軸向易發生層間斷裂的加工工藝，涉及竹材加工技術領域，具體工藝如下：1）制備納米復合粉體；2）植物纖維進行預處理；3）利用預處理纖維和海藻酸鈉制得納米級纖維基氣凝膠粉末；4）對竹材進行微波膨化處理以及制備浸漬液；5）將預處理竹材浸入堿液中進行熱處理，經過浸漬液浸漬處理后再進行氣蒸處理即可。本發明提供的工藝方法，可以有效的降低竹材的開裂，使得竹材在干燥時常出現沿軸向開裂現象得到有效的改善，從而提升了竹材的品質和加工質量。

技術領域

本發明屬于竹材加工技術領域，具體涉及一種改善竹材軸向易發生層間斷裂的加工工藝。

背景技術

竹子經過數億年的演化，形成了特殊的構造，這種構造與竹子主要受風雪等引起的彎曲載荷相對應，使竹材具有很好的抗橫向彎折能力和剛度。竹壁獨特的組織是竹材具有優良力學特性的物質基礎。竹壁內可以分辨出多種不同形態的細胞，但從力學的角度來考慮，可以把竹壁細胞分成兩大類：一類是薄壁的基本組織細胞，他們傳遞載荷，起著復合材料基體的作用；另一類是組成維管束的后壁細胞竹纖維，是決定竹材力學性質的主成分。整個竹稈組織中，薄壁細胞組織約占50%，竹纖維約占40%，其余為導管與原生質部。因此，竹材在宏觀力學行為上可視之為一種典型的長纖維增強的單軸向生物復合材料，并在強度和剛度方面展示了強烈的各向異性性質。竹材沿順紋方向的拉伸強度可達150-300MPa，但沿橫紋方向的拉伸強度和順紋向的剪切強度卻很低。因此，由外部施加或因環境條件變化而引起的橫向張力與剪切極易引發竹材構件沿順紋方向層裂的起始，隨后分層的傳播不是由橫紋方向的強度控制，而是由竹材的層間斷裂韌性控制，并且，即便是垂直紋理的裂紋，竹材構件的承載作用下，裂紋也常發生偏轉而改沿順紋向擴展。因此相比較而言，竹子的順紋向抗劈裂和抗剪能力較差，在干燥時常出現沿軸向開裂現象。

針對竹材易出現開裂的現象，現有技術中提供的多種解決方案，例如中國專利CN2014106691554公開了一種竹材前處理方法，具體公開了通過對竹材進行蒸汽處理，以提高竹材的抗開裂能力；又例如中國專利CN2019109960733公開了一種戶外重組竹材及其制造方法，具體公開了在竹板制作時對竹片浸膠后進行干燥，高壓高溫下壓制并一次性熱固化成型，保持了竹片之間的緊湊，保持了竹纖維的優良性能，又具有高密度的物理性能，使竹板材強度高，密度高，提高其抗開裂性能；雖然上述工藝對降低竹材的開裂具有一定的作用，但是無法解決竹材在承載作用下，裂紋易發生偏轉沿順紋向擴展，從而使得竹材常出現軸向開裂的技術問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有的問題，提供了一種改善竹材軸向易發生層間斷裂的加工工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種改善竹材軸向易發生層間斷裂的加工工藝，具體工藝如下：

1）稱取適量的六水合二氯化鎳和硅酸鈉分別溶于去離子水中，形成濃度為0.05-0.08mmol/ml的六水合二氯化鎳溶液和濃度為0.3-0.4mmol/ml 硅酸鈉溶液，待溶解完全后將二者按照體積比為15-18:2混合，以80-130r/min攪拌10-15min，然后按照氫氧化鈉與反應體系中六水合二氯化鎳的摩爾比為73-78:1，向反應體系中加入氫氧化鈉，繼續攪拌20-30min后轉移至反應釜中，在180-190℃下反應20-25h，將形成的懸浮液過濾洗滌干燥后得到粉末狀產物，然后按照質量比為1:14-17，將粉末狀產物與硼氫化鈉分散至去離子水中，控制硼氫化鈉與去離子水的質量體積比為1:20-25g/ml，攪拌均勻后轉移至反應釜中，在180-200℃下還原4-6h，洗滌干燥后得到納米復合粉體；本發明中，采用水熱反應制得具有片層結構的β-Ni（OH）₂，然后以片層結構材料作為載體，通過水熱還原法將單質Ni負載于片層結構材料中，負載的單質Ni可以減少β-Ni（OH）₂片層結構中片與片之間的相互纏繞，使得片狀分布更加分散，從而形成片層結構顯著的納米復合粉體，片層結構中片與片之間分散開，有助于納米復合粉體與后續層狀結構的纖維基氣凝膠粉末之間形成交替層疊結構；