CN105542231A - 一种竹塑复合用竹纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，采用双氧水浸泡-蒸汽爆破工艺，可有效增加竹纤维的纤维素含量及竹纤维的疏松度；采用EM发酵爆破后的竹纤维，能减少竹纤维中纤维素游离羟基数量，增强同塑料间的相容性。<!-- 2 -->

Description

一种竹塑复合用竹纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种竹纤维的制备方法，特别涉及一种竹塑复合用竹纤维的制备方法。
背景技术
热塑性塑料是一类应用最广的塑料，以热塑性树脂主要成分，并添加各种助剂而配制成塑料。在一定的温度条件下，塑料能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变；这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化，热塑性塑料的种类主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。但这类产品都是以不可再生资源石油为原料，生产过程能耗大，对环境影响较为严重。同时，生产成本较高，在土壤环境中也不易分解，易造成“白色污染”。因此，研究该类产品的替代物已十分迫切。采用我国资源十分丰富的竹材为原料，生产竹塑复合产品，一方面可部分替代塑料产品，提高产品的低碳、环保性能，另一方面又可降低成本，促进我国竹资源的高效利用，带动竹区经济。但竹原料与塑料的复合依然面临着很多的技术难题要解决，如竹材是强极性的，亲水性强，而塑料是非极性的、疏水性强，导致竹材料和塑料间的相容性差，界面结合性能较差。因此，在实际生产中往往采用磨细的竹粉为原料，如专利CN103319818A，CN102786809A等。竹原料在磨碎后，竹纤维结构破坏，竹材原料的良好性能得不到充分体现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，竹纤维结构未破坏，竹材原料的良好性能得到保持，得到的竹纤维的纤维素含量高，更加疏松，与塑料的相容性较好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将竹颗粒放入质量浓度为10-15％的双氧水溶液中浸泡10-20分钟，双氧水溶液的温度控制为60-70℃，再将浸泡过的竹颗粒沥干至含水量30％以下，放置到蒸汽爆破装置中处理；
(2)打开蒸汽爆破装置的放料阀，使蒸汽爆破装置中物料爆破喷出，获得竹纤维；
(3)将步骤(2)得到的竹纤维加水调节含水量至50-60％，再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液，建堆发酵，在温度10-30℃的环境温度下，发酵3-5天；
(4)将步骤(3)得到的竹纤维放在温度为70-90℃的干燥窑中烘干至含水量为2-3％。
爆破后，可得到纤维素的含量提高，更加疏松，部分木质素溶解在水中，双氧水浸渍的目的能促使木质素和纤维素分离。
通过本发明的特定制备方法，竹粒中的纤维素同木质素相连，在高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时，孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果，可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维，可得到一定纯度的竹纤维。采用EM发酵爆破后的竹纤维，能减少竹纤维中纤维素游离羟基(-OH)数量，增强同塑料间的相容性。
作为优选，步骤(1)竹颗粒的长度小于0.5cm，直径小于0.2mm。
作为优选，步骤(1)蒸汽爆破装置的参数控制为：蒸汽爆破装置中导入的水蒸气温度控制在140-160℃，压力控制在0.36MPa-0.64MPa，处理时间为20-30分钟。
作为优选，步骤(3)EM菌液的用量为竹纤维干重的0.2-0.4％。
作为优选，步骤(3)EM菌液的活菌数大于0.9亿个/毫升。
本发明的有益效果是：
1、采用双氧水浸泡-蒸汽爆破工艺，可有效增加竹纤维的纤维素含量及竹纤维的疏松度。
2、采用EM发酵爆破后的竹纤维，能减少竹纤维中纤维素游离羟基(-OH)数量，增强同塑料间的相容性。
附图说明
图1是本发明对爆破后的竹纤维EM发酵处理前后竹纤维的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本发明竹颗粒的制备方法为：竹屑(竹屑来源于浙江省安吉县竹材加工厂，毛竹加工废弃碎料)通过锤片粉碎机粉碎成长度小于0.5cm，直径小于0.2mm的竹颗粒。
实施例1：
一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将竹颗粒放入质量浓度为10％的双氧水溶液中浸泡20分钟，双氧水溶液的温度控制为60℃，再将浸泡过的竹颗粒沥干至含水量30％以下，放置到蒸汽爆破装置(蒸汽爆破机，吉林省峰远精密电子设备有限公司)中，蒸汽爆破装置中导入的水蒸气温度控制在140℃，压力控制在0.36MPa，处理时间为30分钟。
(2)打开蒸汽爆破装置的放料阀，使蒸汽爆破装置中物料爆破喷出，获得竹纤维。
(3)将步骤(2)得到的竹纤维加水调节含水量至50％，再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)，EM菌液的用量为竹纤维干重的0.2％，建堆发酵，在温度10℃的环境温度下，发酵5天。
(4)将步骤(3)得到的竹纤维放在温度为70℃的干燥窑中烘干至含水量为2-3％。
实施例2：
一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将竹颗粒放入质量浓度为15％的双氧水溶液中浸泡10分钟，双氧水溶液的温度控制为70℃，再将浸泡过的竹颗粒沥干至含水量30％以下，放置到蒸汽爆破装置(蒸汽爆破机，吉林省峰远精密电子设备有限公司)中，蒸汽爆破装置中导入的水蒸气温度控制在160℃，压力控制在0.64MPa，处理时间为20分钟。
(2)打开蒸汽爆破装置的放料阀，使蒸汽爆破装置中物料爆破喷出，获得竹纤维。
(3)将步骤(2)得到的竹纤维加水调节含水量至60％，再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)，EM菌液的用量为竹纤维干重的0.4％，建堆发酵，在温度30℃的环境温度下，发酵3天。
(4)将步骤(3)得到的竹纤维放在温度为90℃的干燥窑中烘干至含水量为2-3％。
实施例3：
一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将竹颗粒放入质量浓度为12％的双氧水溶液中浸泡15分钟，双氧水溶液的温度控制为65℃，再将浸泡过的竹颗粒沥干至含水量30％以下，放置到蒸汽爆破装置(蒸汽爆破机，吉林省峰远精密电子设备有限公司)中，蒸汽爆破装置中导入的水蒸气温度控制在150℃，压力控制在0.5MPa，处理时间为25分钟。
(2)打开蒸汽爆破装置的放料阀，使蒸汽爆破装置中物料爆破喷出，获得竹纤维。
(3)将步骤(2)得到的竹纤维加水调节含水量至55％，再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液(市售，活菌数大于0.9亿个/毫升)，EM菌液的用量为竹纤维干重的0.3％，建堆发酵，在温度20℃的环境温度下，发酵4天。
(4)将步骤(3)得到的竹纤维放在温度为80℃的干燥窑中烘干至含水量为2-3％。
本发明对爆破后的竹纤维EM发酵处理前后竹纤维成分分析见表1，经EM发酵处理后，竹纤维的纤维素含量显著增加、半纤维素及木质素含量降低。
表1EM发酵处理前后竹纤维成分分析
图1为本发明对爆破后的竹纤维EM发酵处理前、后竹纤维的红外光谱图。EM发酵处理前后竹纤维红外光谱最大的变化在于3409cm-1处羟基峰的强度的变化。纤维素是由D-吡喃行葡萄糖基(失水葡萄糖)组成，除两端外每个糖单元上有三个游离羟基(-OH)，这些羟基形成分子内氢键，使竹纤维具有吸水性，极性很强。这是竹纤维与非极性塑料间的相容性很差的根本原因。EM发酵处理处理后羟基峰的减弱表明竹纤维内游离及缔合的羟基数量减少，有利于竹纤维与塑料的界面结合。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种竹塑复合用竹纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将竹颗粒放入质量浓度为10-15％的双氧水溶液中浸泡10-20分钟，双氧水溶液的温度控制为60-70℃，再将浸泡过的竹颗粒沥干至含水量30％以下，放置到蒸汽爆破装置中处理；
(2)打开蒸汽爆破装置的放料阀，使蒸汽爆破装置中物料爆破喷出，获得竹纤维；
(3)将步骤(2)得到的竹纤维加水调节含水量至50-60％，再在竹纤维上喷洒均匀喷洒EM菌液，建堆发酵，在温度10-30℃的环境温度下，发酵3-5天；
(4)将步骤(3)得到的竹纤维放在温度为70-90℃的干燥窑中烘干至含水量为2-3％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)竹颗粒的长度小于0.5cm，直径小于0.2mm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)蒸汽爆破装置的参数控制为：蒸汽爆破装置中导入的水蒸气温度控制在140-160℃，压力控制在0.36MPa-0.64MPa，处理时间为20-30分钟。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)EM菌液的用量为竹纤维干重的0.2-0.4％。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)EM菌液的活菌数大于0.9亿个/毫升。
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