[發(fā)明專利]一種竹粉金屬離子復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211272401.3
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115519645B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛省波;鄭桂洋;夏常磊;石洋;葉浩然;江錦軒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B27N3/08
• 分類號: B27N3/08;B27N1/00;B27L11/06;C08H8/00
• 代理公司: 南京燦爛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32356
• 代理人: 竇蘭蘭

本發(fā)明屬于竹材復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹粉金屬離子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：稱取竹粉置入醋酸水溶液中球磨，靜置冷卻，得到刻蝕后的竹粉，用水噴淋至竹粉呈中性，放置室溫下，至氣干狀態(tài)；得到的氣干竹粉內(nèi)放入氯乙酸鈉，60℃下攪拌4h后，并緩慢加入氫氧化鈉溶液中，攪拌10min后，25℃靜置過夜，過濾混合溶液，過濾后的竹粉用乙醇沖洗，直至粉末呈中性，得到羧甲基化竹粉；將羧甲基化竹粉放入含金屬離子的飽和溶液中，放入烘箱中烘至絕干；對干燥后的竹粉進(jìn)行熱壓處理，得到竹粉金屬離子復(fù)合材料。本發(fā)明所制備的竹粉嵌合金屬離子復(fù)合材料，具有良好的機(jī)械性能，耐水性能好，加工性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于竹材復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹粉金屬離子復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著綠色發(fā)展戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展理念的提出，天然綠色的生物復(fù)合材料逐漸被人重視。而傳統(tǒng)的木材所制備的人造板在生產(chǎn)過程中不可避免的使用膠黏劑，產(chǎn)生甲醛污染，并會導(dǎo)致石油資源的消耗和環(huán)境的污染，不符合綠色發(fā)展的理念。所以，從綠色生物復(fù)合材料的要求出發(fā)，生產(chǎn)出以可再生資源為原料的，工藝污染低，生產(chǎn)成本低，資源消耗小的高性能復(fù)合材料成為了必然。

竹材具有可再生，成本低，并且再生快，可大范圍種植的特性。因此竹材所制備的新型生物質(zhì)復(fù)合材料有了可以代替木材的潛質(zhì)。目前已有的生物質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，一種是通過天然竹纖維中的纖維素提供框架，施加膠黏劑使得人造板獲得強度。這種方式雖然能夠避免竹材自身結(jié)構(gòu)的缺陷，不需太高等級的竹材，增大了原料的來源。但是因為使用了膠黏劑，不可避免的帶來了工藝繁瑣和環(huán)境污染的問題。另一種是不施加膠黏劑，通過加熱和壓縮，使得竹材細(xì)胞變成一種致密的結(jié)構(gòu)，這種方法不需要任何膠黏劑，是一種綠色方法。但是對竹子品質(zhì)高，縮小了原料來源，并且單一熱壓的方法制作的板材其強度和耐水性能，又不如使用膠黏劑的板材。因此，需要開發(fā)一種原料來源廣，工藝簡單，且性能優(yōu)良，能夠有效代替施膠人造板的新型生物復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種竹粉金屬離子復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明提供一種竹粉金屬離子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1稱取竹粉置入醋酸水溶液中球磨，靜置冷卻，得到刻蝕后的竹粉，用水噴淋至竹粉呈中性，放置室溫下，至氣干狀態(tài)；

S2在步驟S1得到的氣干竹粉內(nèi)放入氯乙酸鈉，60℃下攪拌4h后，并緩慢加入氫氧化鈉溶液中，攪拌10min后，25℃靜置過夜，過濾混合溶液，過濾后的竹粉用乙醇沖洗，直至粉末呈中性，得到羧甲基化竹粉；

S3配置金屬離子溶液，并均勻噴灑至步驟S2得到的羧甲基化竹粉中，放入烘箱中烘至絕干；

S4將步驟S3中干燥后的竹粉進(jìn)行熱壓處理，得到竹粉金屬離子復(fù)合材料。

作為優(yōu)選，步驟S1中，所述竹粉為80-100目，所述醋酸水溶液的濃度為7wt％，所述竹粉與醋酸水溶液的料液比為1:1.5。

作為優(yōu)選，步驟S1中，所述研磨球的用量為每1kg的竹粉，加入800-1000顆研磨球，所述球磨的研磨球粒徑為2-3cm，球磨溫度為125-135℃，球磨時間為5-6h，球磨轉(zhuǎn)速為300-380rpm。

作為優(yōu)選，步驟S2中，所述氣干竹粉與氯乙酸鈉的質(zhì)量比為9-10:1。

作為優(yōu)選，步驟S2中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為37.5wt％。

作為優(yōu)選，步驟S2中，所述氣干竹粉與氫氧化鈉溶液的料液比為1:5.4。

作為優(yōu)選，步驟S2中，所述乙醇為濃度80wt％的無水乙醇。

作為優(yōu)選，步驟S3中，所述金屬離子溶液為含鈣離子、銅離子或鎂離子的溶液，所述金屬離子溶液的濃度為10wt％，所述金屬離子的添加量為竹粉質(zhì)量的10％。