[發明專利]一種破壁分離的束狀竹纖維的制備方法

有效

• 申請號: 202110250280.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112976195B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張文福;于海霞;陳紅;施江靖
• 申請（專利權）人: 浙江省林業科學研究院
• 主分類號: B27J1/00
• 分類號: B27J1/00;B27M1/08;B27K3/20;B27K3/36;B27K3/38;B27K3/52;B27K5/00;B27L11/08
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張偉花

本發明提供了一種破壁分離的束狀竹纖維的制備方法，該方法為：采伐毛竹，去節，加工成竹條，去除內部的竹黃，切段后，得到竹片，在高滲透堿性鹽溶液中浸潤后用脈動真空壓力蒸汽法交替抽真空和高壓熱蒸汽處理后進行三級對輥碾壓，得到松散狀竹片，在飽和水蒸汽的作用下閃爆開纖處理后經過過濾、水洗、分選和干燥，得到破壁分離的束狀竹纖維。本發明能實現高性能竹纖維束的一體化加工，制備的束狀竹纖維細度均勻、長度長、長徑比大、斷裂強力和拉伸強度性能優異。

技術領域

本發明屬于竹材加工技術領域，具體涉及一種破壁分離的束狀竹纖維的制備方法。

背景技術

竹纖維來源于竹材維管束，而維管束散布在竹壁的薄壁組織中，是輸導組織和機械組織的復合體。竹材竹青側維管束拉伸強度平均可達648.03MPa。組成維管束的束狀纖維為高韌性材料，其拉伸強度平均可達729.25MPa，而薄壁組織為蜂窩狀的高脆性材料，其拉伸性能平均為40.02MPa。在化學組分上，竹材維管束中纖維素含量較高，薄壁組織中半纖維素含量較高。

目前，對于竹纖維制備方法的研究主要集中在竹短纖維的制取方面，主要是從竹材中直接提出竹纖維，其中機械梳理法制備的竹纖維是將經過輥壓或碾壓的竹材經梳理的方式，梳理成尺寸較為一致的束狀纖維。隨著纖維梳理次數的增加，單絲纖維的尺寸逐漸變小，尺寸變異性也逐漸降低，纖維變得柔軟，可以用作于紡織纖維，但是纖維含有較多的薄壁組織；靠近竹青部位提取的竹纖維外觀偏黃、纖維硬挺、尺寸偏大，靠近竹黃部位提取的竹纖維外觀偏白、纖維柔軟、尺寸偏小。該方法是目前較為常用的方法，可以有效控制纖維尺寸差異性，但是生產效率較低，破壞了纖維的斷裂強力。

閃爆脫膠法是將竹材進行高溫高壓處理，然后通過壓力瞬間釋放，引起竹材的纖維與薄壁組織分離，將竹材密實狀變為纖維狀。利用該方法可以水解竹纖維中半纖維素，木質素軟化，纖維得率高，不需要化學藥品，無污染，纖維均勻性較好，但纖維處理工藝復雜，纖維較粗，纖維尺寸難以控制，設備成本高，纖維顏色較深，一般呈褐色。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種破壁分離的束狀竹纖維的制備方法，該方法針對竹材梯度結構特征，將竹材加工成去黃留青的規格竹片，去除竹黃側疏松竹材，采用浸潤處理、高壓蒸汽處理、差速碾壓和動態閃爆開纖的方式，對不同尺度單元的弱界面進行破壞分離，實現高性能竹纖維束的一體化加工。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種破壁分離的束狀竹纖維的制備方法，該方法為：

S1、采伐2年生或3年生毛竹，選用竹壁厚度大于5mm的竹段，去節，加工成寬度為15mm～25mm的竹條，去除所述竹條內部的竹黃，垂直于的長度方向切段后，得到竹片；

竹材是一種梯度結構材料，竹材外側竹青部位結構致密，內側竹黃部位結構疏松。現有機械法和蒸汽爆破法等竹纖維加工技術無法區別處理竹材不同部位、位置的竹纖維，致使制備的竹纖維性能差異性大、尺寸規格均一性差，限制了竹纖維的應用，本發明去除竹黃側疏松竹材，去黃留青規格竹片為竹纖維束的可控分離提供性能相近的原材料；

S2、將木質素磺酸鈉、甲基硅油、三乙醇胺、次氯酸鈉和去離子水混合后，在溫度為25℃～35℃的條件下攪拌后，得到高滲透堿性鹽溶液；

高滲透堿性鹽溶液為高滲透溶液，高滲透堿性鹽溶液中各溶質微粒木質素磺酸鈉、甲基硅油、三乙醇胺和次氯酸鈉相互配合增加對水的吸引力，溶液滲透壓越高，實現對竹材浸潤；

S3、將S1中得到的竹片浸沒到S2中得到的高滲透堿性鹽溶液中，在溫度為25℃～35℃的條件下靜置浸潤72h～96h，得到浸潤后的竹片；

S4、將S3中得到的浸潤后的竹片采用脈動真空壓力蒸汽法交替進行抽真空和高壓熱蒸汽處理3次～6次，得到處理后的竹片；所述高壓熱蒸汽處理的方法為：每次將水a汽化成水蒸汽a，向浸潤后的竹片中通入飽和水蒸汽a，在溫度為132℃，壓力為205.8kPa的條件下熱蒸汽處理2min～8min；