一種竹塑復合用竹纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種竹纖維的制備方法，特別涉及一種竹塑復合用竹纖維的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性塑料是一類應(yīng)用最廣的塑料，以熱塑性樹脂主要成分，并添加各種助劑而 配制成塑料。在一定的溫度條件下，塑料能軟化或熔融成任意形狀，冷卻后形狀不變;這種 狀態(tài)可多次反復而始終具有可塑性，且這種反復只是一種物理變化，熱塑性塑料的種類主 要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。但這類產(chǎn)品都是以不可再生資源石油為原料， 生產(chǎn)過程能耗大，對環(huán)境影響較為嚴重。同時，生產(chǎn)成本較高，在土壤環(huán)境中也不易分解，易 造成"白色污染"。因此，研究該類產(chǎn)品的替代物已十分迫切。采用我國資源十分豐富的竹材 為原料，生產(chǎn)竹塑復合產(chǎn)品，一方面可部分替代塑料產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的低碳、環(huán)保性能，另一 方面又可降低成本，促進我國竹資源的高效利用，帶動竹區(qū)經(jīng)濟。但竹原料與塑料的復合依 然面臨著很多的技術(shù)難題要解決，如竹材是強極性的，親水性強，而塑料是非極性的、疏水 性強，導致竹材料和塑料間的相容性差，界面結(jié)合性能較差。因此，在實際生產(chǎn)中往往采用 磨細的竹粉為原料，如專利CN103319818A，CN102786809A等。竹原料在磨碎后，竹纖維結(jié)構(gòu) 破壞，竹材原料的良好性能得不到充分體現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，竹纖維結(jié)構(gòu)未破壞， 竹材原料的良好性能得到保持，得到的竹纖維的纖維素含量高，更加疏松，與塑料的相容性 較好。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種竹塑復合用竹纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0006] (1)將竹顆粒放入質(zhì)量濃度為10-15%的雙氧水溶液中浸泡10-20分鐘，雙氧水溶 液的溫度控制為60_70°C，再將浸泡過的竹顆粒瀝干至含水量30 %以下，放置到蒸汽爆破裝 置中處理；
[0007] (2)打開蒸汽爆破裝置的放料閥，使蒸汽爆破裝置中物料爆破噴出，獲得竹纖維；
[0008] (3)將步驟(2)得到的竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至50-60%，再在竹纖維上噴灑均勻 噴灑EM菌液，建堆發(fā)酵，在溫度10-30°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3-5天；
[0009] (4)將步驟(3)得到的竹纖維放在溫度為70_90°C的干燥窯中烘干至含水量為2- 3%〇
[0010]爆破后，可得到纖維素的含量提高，更加疏松，部分木質(zhì)素溶解在水中，雙氧水浸 漬的目的能促使木質(zhì)素和纖維素分離。
[0011]通過本發(fā)明的特定制備方法，竹粒中的纖維素同木質(zhì)素相連，在高溫、高壓蒸汽作 用下，纖維素結(jié)晶度提高，聚合度下降，半纖維素部分降解，木素軟化，橫向連結(jié)強度下降， 甚至軟化可塑，當充滿壓力蒸汽的物料驟然減壓時，孔隙中的氣劇膨脹，產(chǎn)生"爆破"效果， 可部分剝離木素，并將原料撕裂為細小纖維，可得到一定純度的竹纖維。采用EM發(fā)酵爆破后 的竹纖維，能減少竹纖維中纖維素游離羥基(-OH)數(shù)量，增強同塑料間的相容性。
[0012] 作為優(yōu)選，步驟(1)竹顆粒的長度小于0.5cm，直徑小于0.2mm。
[0013] 作為優(yōu)選，步驟（1)蒸汽爆破裝置的參數(shù)控制為:蒸汽爆破裝置中導入的水蒸氣溫 度控制在140-160°C，壓力控制在0.361〇^-0.64]\〇^，處理時間為20-30分鐘。
[0014] 作為優(yōu)選，步驟(3)EM菌液的用量為竹纖維干重的0.2-0.4%。
[0015] 作為優(yōu)選，步驟(3)EM菌液的活菌數(shù)大于0.9億個/毫升。
[0016]本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1、采用雙氧水浸泡-蒸汽爆破工藝，可有效增加竹纖維的纖維素含量及竹纖維的 疏松度。
[0018] 2、采用EM發(fā)酵爆破后的竹纖維，能減少竹纖維中纖維素游離羥基(-OH)數(shù)量，增強 同塑料間的相容性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明對爆破后的竹纖維EM發(fā)酵處理前后竹纖維的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。
[0021] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。 下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0022] 本發(fā)明竹顆粒的制備方法為:竹肩（竹肩來源于浙江省安吉縣竹材加工廠，毛竹加 工廢棄碎料)通過錘片粉碎機粉碎成長度小于〇. 5cm，直徑小于0.2mm的竹顆粒。
[0023] 實施例1:
[0024] 一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0025] (1)將竹顆粒放入質(zhì)量濃度為10%的雙氧水溶液中浸泡20分鐘，雙氧水溶液的溫 度控制為60°C，再將浸泡過的竹顆粒瀝干至含水量30%以下，放置到蒸汽爆破裝置(蒸汽爆 破機，吉林省峰遠精密電子設(shè)備有限公司）中，蒸汽爆破裝置中導入的水蒸氣溫度控制在 140°C，壓力控制在0· 36MPa，處理時間為30分鐘。
[0026] (2)打開蒸汽爆破裝置的放料閥，使蒸汽爆破裝置中物料爆破噴出，獲得竹纖維。
[0027] (3)將步驟(2)得到的竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至50%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑 EM菌液(市售，活菌數(shù)大于0.9億個/毫升），EM菌液的用量為竹纖維干重的0.2 %，建堆發(fā)酵， 在溫度l〇°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵5天。
[0028] (4)將步驟(3)得到的竹纖維放在溫度為70°C的干燥窯中烘干至含水量為2-3%。 [0029] 實施例2:
[0030] 一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0031 ] (1)將竹顆粒放入質(zhì)量濃度為15%的雙氧水溶液中浸泡10分鐘，雙氧水溶液的溫 度控制為70°C，再將浸泡過的竹顆粒瀝干至含水量30%以下，放置到蒸汽爆破裝置(蒸汽爆 破機，吉林省峰遠精密電子設(shè)備有限公司）中，蒸汽爆破裝置中導入的水蒸氣溫度控制在 160°C，壓力控制在O · 64MPa，處理時間為20分鐘。
[0032] (2)打開蒸汽爆破裝置的放料閥，使蒸汽爆破裝置中物料爆破噴出，獲得竹纖維。
[0033] (3)將步驟(2)得到的竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至60%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑 EM菌液(市售，活菌數(shù)大于0.9億個/毫升），EM菌液的用量為竹纖維干重的0.4%，建堆發(fā)酵， 在溫度30°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3天。
[0034] (4)將步驟(3)得到的竹纖維放在溫度為90°C的干燥窯中烘干至含水量為2-3%。 [0035] 實施例3:
[0036] 一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0037] (1)將竹顆粒放入質(zhì)量濃度為12%的雙氧水溶液中浸泡15分鐘，雙氧水溶液的溫 度控制為65°C，再將浸泡過的竹顆粒瀝干至含水量30%以下，放置到蒸汽爆破裝置(蒸汽爆 破機，吉林省峰遠精密電子設(shè)備有限公司）中，蒸汽爆破裝置中導入的水蒸氣溫度控制在 150°C，壓力控制在0 · 5MPa，處理時間為25分鐘。
[0038] (2)打開蒸汽爆破裝置的放料閥，使蒸汽爆破裝置中物料爆破噴出，獲得竹纖維。
[0039] (3)將步驟(2)得到的竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至55%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑 EM菌液(市售，活菌數(shù)大于0.9億個/毫升），EM菌液的用量為竹纖維干重的0.3 %，建堆發(fā)酵， 在溫度20°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵4天。
[0040] (4)將步驟(3)得到的竹纖維放在溫度為80°C的干燥窯中烘干至含水量為2-3%。
[0041] 本發(fā)明對爆破后的竹纖維EM發(fā)酵處理前后竹纖維成分分析見表1，經(jīng)EM發(fā)酵處理 后，竹纖維的纖維素含量顯著增加、半纖維素及木質(zhì)素含量降低。
[0042] 表1 EM發(fā)酵處理前后竹纖維成分分析
[0044]圖1為本發(fā)明對爆破后的竹纖維EM發(fā)酵處理前、后竹纖維的紅外光譜圖。EM發(fā)酵處 理前后竹纖維紅外光譜最大的變化在于3409CHT1處羥基峰的強度的變化。纖維素是由D-吡 喃行葡萄糖基(失水葡萄糖)組成，除兩端外每個糖單元上有三個游離羥基(-OH)，這些羥基 形成分子內(nèi)氫鍵，使竹纖維具有吸水性，極性很強。這是竹纖維與非極性塑料間的相容性很 差的根本原因。EM發(fā)酵處理處理后羥基峰的減弱表明竹纖維內(nèi)游離及締合的羥基數(shù)量減 少，有利于竹纖維與塑料的界面結(jié)合。
[0045]以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的 限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項】
1. 一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將竹顆粒放入質(zhì)量濃度為10-15%的雙氧水溶液中浸泡10-20分鐘，雙氧水溶液的 溫度控制為60-70°C，再將浸泡過的竹顆粒瀝干至含水量30%以下，放置到蒸汽爆破裝置中 處理； (2) 打開蒸汽爆破裝置的放料閥，使蒸汽爆破裝置中物料爆破噴出，獲得竹纖維； (3) 將步驟(2)得到的竹纖維加水調(diào)節(jié)含水量至50-60%，再在竹纖維上噴灑均勻噴灑 EM菌液，建堆發(fā)酵，在溫度10-30°C的環(huán)境溫度下，發(fā)酵3-5天； (4) 將步驟(3)得到的竹纖維放在溫度為70-90°C的干燥窯中烘干至含水量為2-3%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟（1)竹顆粒的長度小于0.5cm，直 徑小于0.2mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:步驟（1)蒸汽爆破裝置的參數(shù)控制 為:蒸汽爆破裝置中導入的水蒸氣溫度控制在140-160°(3，壓力控制在0.361〇^-0.641〇^，處 理時間為20-30分鐘。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)EM菌液的用量為竹纖維干 重的 0.2-0.4%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)EM菌液的活菌數(shù)大于0.9 億個/毫升。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種竹塑復合用竹纖維的制備方法，采用雙氧水浸泡-蒸汽爆破工藝，可有效增加竹纖維的纖維素含量及竹纖維的疏松度；采用EM發(fā)酵爆破后的竹纖維，能減少竹纖維中纖維素游離羥基數(shù)量，增強同塑料間的相容性。<!-- 2 -->
【IPC分類】C08L1/02, C08L5/14, C08L101/00, C08J5/06, D21B1/36, C08L97/02
【公開號】CN105542231
【申請?zhí)枴緾N201511019232
【發(fā)明人】于輝, 葉曉丹, 邵瓊, 鐘哲科
【申請人】國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月30日