CN116277355B - 一种竹篾叠层材料制备方法 - Google Patents
一种竹篾叠层材料制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116277355B CN116277355B CN202310269268.4A CN202310269268A CN116277355B CN 116277355 B CN116277355 B CN 116277355B CN 202310269268 A CN202310269268 A CN 202310269268A CN 116277355 B CN116277355 B CN 116277355B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bamboo
- laminated material
- preparation
- water
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 title claims abstract description 116
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 title claims abstract description 116
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 title claims abstract description 116
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 title claims abstract description 116
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 title claims abstract description 116
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 32
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 15
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 13
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 244000302661 Phyllostachys pubescens Species 0.000 claims description 3
- 235000003570 Phyllostachys pubescens Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 7
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 240000009132 Sagittaria sagittifolia Species 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 235000006466 Sagittaria sagittifolia Nutrition 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 4
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 3
- 229940113088 dimethylacetamide Drugs 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 3
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K9/00—Chemical or physical treatment of reed, straw, or similar material
- B27K9/002—Cane, bamboo
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
- B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27J—MECHANICAL WORKING OF CANE, CORK, OR SIMILAR MATERIALS
- B27J1/00—Mechanical working of cane or the like
- B27J1/02—Braiding, e.g. basket-making
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/34—Organic impregnating agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/34—Organic impregnating agents
- B27K3/36—Aliphatic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
- B27K5/04—Combined bleaching or impregnating and drying of wood
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics
Abstract
本发明涉及一种竹篾叠层材料制备方法，通过溶剂沿竹材孔隙的渗透，由表层开始逐步溶解纤维素等竹材成分，溶解的纤维素等大分子在孔隙中运动并互相缠结，在随后的再生与干燥过程中，这些大分子间通过物理纠缠和氢键网络将竹材紧密粘接，从而制得竹篾叠层材料。在技术流程方面，整体制备工艺简单，不需借助任何高能耗设备，在常温常压下即可完成全部制备，所利用溶剂均可回收再利用，是一种环保、绿色、可持续的制备方案。采用本发明方法所制备得到的多层符合竹篾材料可以避免胶粘剂的使用，能在无污染、低能耗且环保的情况下实现竹材的粘合，拉伸强度可达511MPa，所制得的竹篾叠层材料具有各向同性的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及生物质复合材料技术领域，具体涉及一种以天然竹材为原料的、竹篾叠层材料制备方法。
背景技术
天然农林生物质因其来源丰富、产量高、可再生等优势而受到广泛关注。利用天然农林生物质制备而成的复合材料具有轻质、易加工、环境相容性好等优势，是一种潜在的石油基复合材料替代品。
相较于广泛使用的木材，竹子具有生长快、产量大、结构一致性好等优势，是典型的可再生资源，适宜作为生物质基复合材料的原材料。现有竹篾叠层材料大多是通过浸胶工艺制得，所用胶粘剂包括热固性的酚醛树脂(中国发明专利CN202010954253.8，CN202011256430.1)以及热塑性的聚乳酸、聚乙烯醇、聚丙烯等(中国发明专利CN201310711451.1，CN201010104565.6)。这类方法使用石油基聚合物材料，造成再生和循环利用困难。与此同时，还往往需要对竹材进行化学改性来保证材料的强度。若能降低能耗，简化粘接形式，用更环保的处理方式来制备超高力学性能的竹篾叠层材料是具有重要技术价值的。
发明内容
本发明提供了一种基于天然竹材表面的局部溶解和原位再生来实现竹材粘接的高强度竹篾叠层材料制备方法，所得竹篾叠层材料不含胶粘剂等外加化学成分。
所采用的技术方案是：
一种竹篾叠层材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)a将竹材进行堆叠组装；b对竹材涂刷或喷涂溶剂；其中步骤a和步骤b的顺序可以相互交换，所述溶剂不含有胶粘剂；
(2)将步骤(1)中组装的样品在环境中放置；
(3)将步骤(2)所得的样品用水进行冲洗，直至淋洗液的pH值呈中性；或将样品浸渍于水中，间隔性更换水，直至pH值呈中性；
(4)将步骤(3)所得样品干燥，制得竹篾叠层材料。
进一步的，所述步骤(1)所述竹材为慈竹、绵竹、毛竹、楠竹的竹片和竹篾中的一种或多种，所述竹片的厚度为0.5-2mm，竹篾的厚度为0.08-0.5mm；所述堆叠组装方式为经纬编织和平行堆叠的一种或多种。
进一步的，所述竹材为竹片，进一步的，所述竹片为竹篾。
进一步的，所述步骤(1)中的溶剂为季铵碱水溶液、季磷碱水溶液、尿素/季铵碱水溶液、二甲基亚砜/季铵碱水溶液、氯化锂/二甲基乙酰胺水溶液、离子液体中的一种或多种，其中季铵碱为四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵。
进一步的，所述步骤(2)中样品放置环境及放置条件为在0-80℃，0-100％rh环境中放置0.5-48h。
进一步的，所述步骤(4)中的干燥温度为0-180℃，干燥过程中样品以重物压住。
本发明的原理是：(1)纤维素的溶解是因为溶剂能够有效消除生物聚合物分子之间的分子间与分子内氢键，利用可以溶解纤维素的溶剂，使其沿竹材孔隙的渗透，由表层开始逐步溶解纤维素等竹材成分，溶解的纤维素等大分子在孔隙中运动并互相缠结，在随后的再生与干燥过程中，利用抗纤维素溶解溶剂(水)交换出纤维素溶解溶剂，使纤维素大分子间通过物理纠缠和氢键网络将竹材紧密粘接，从而制得竹篾叠层材料，避免了胶粘剂的使用。
(2)添加助溶剂(尿素)较未添加助溶剂力学性能提高是因为，纤维素晶体具有双亲性的，纤维素晶体的双亲性在水性体系中影响纤维素的溶解。而纤维素溶解溶剂相对粘稠，同时对水较敏感，但竹篾中大多都存在游离水，助溶剂可以协助消除氢键，更重要的是要消除亲疏水性相互作用，加速扩散溶解，利于竹篾与竹篾间的稳定粘接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可在不使用胶粘剂，无胶粘剂成分污染、低能耗且环保的情况下实现竹材的粘合，制得的竹篾叠层材料在力学性能上具有极大优势，可达511MPa拉伸强度。
(2)本发明可以通过对竹材的编织结构设计，消除竹材沿生长方向的力学强度各向异性，制得的竹篾叠层材料具有各向同性的力学性能。
(3)本发明改进了原始胶粘技术，利用可回收溶剂，在简单、安全可控且耗时耗能少的工艺条件下制备出力学性能优异的竹篾叠层材料
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例1、3、4所用的不同品种竹材原料；a为实施例1所用的慈竹数码照片；b为实施例3所用的楠竹数码照片；c为实施例4所用的绵竹数码照片。
图2为不同竹篾编织而成的编织结构数码照片。
图3为实施例1制得的竹篾叠层材料数码照片。
图4为实施例1制得的竹篾叠层材料扫描电镜图：(a)表面，(b)截面。
图5为实施例2制得的竹篾叠层材料扫描电镜图：(a)表面，(b)截面。
图6为实施例3制得的竹篾叠层材料应力-应变曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
一种竹篾叠层材料制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)a将竹材进行堆叠组装；b对竹材涂刷或喷涂溶剂；其中，步骤a和步骤b的顺序可以相互交换；(2)将步骤(1)中组装的样品在0-80℃，0-100％rh环境中放置0.5-48h；(3)将步骤(2)所得的样品用水进行冲洗，直至淋洗液的pH值呈中性；或将样品浸渍于水中，间隔性更换水，直至pH值呈中性。(4)将步骤(3)所得样品干燥，制得竹篾叠层材料竹材采购自四川省青神县云华竹旅有限公司，化学试剂均采购自阿拉丁试剂(上海)有限公司。
力学拉伸测试：使用电子万能试验机(三思纵横UTM5105)对无胶粘剂型竹篾叠层材料进行拉伸性能测试。测试前，首先将干燥的竹篾叠层材料置于湿度55％rh，温度25℃的环境中24h，然后用裁刀将复合材料裁剪为65×5mm2的拉伸样条，标距设定为35mm，拉伸速度为2mm/min，测试环境温度为(25±1)℃，实验结果取五个样条的平均值。
实施例1
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂尿素/四丁基氢氧化铵水溶液(尿素/四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5)。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤2所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为347MPa。
实施例2
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，涂刷尿素/四丁基氢氧化铵水溶液(尿素/四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5)，随后将竹材纵向堆叠。
步骤2：将步骤1所得的堆叠结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置48h。
步骤3：将步骤2所得样品用水冲洗，直至淋洗液的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，拉伸强度为511MPa。
实施例3
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将楠竹(一年生)的第一层青竹篾(厚度0.25mm)，表面涂刷四丁基氢氧化铵水溶液(四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:1)，随后将竹材编织成横纵交错的编织结构。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在80℃，空气湿度20％rh的环境下放置48h。
步骤3：将步骤2所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至170℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为325MPa。附图6展示了未经任何处理与按实施例3处理后的材料应力—应变曲线，并给出了曲线出现突变时测试样条的外观变化。未经处理的竹材样条断裂模式是渐进的，因此所得的应力应变曲线呈现锯齿状，最高强度是锯齿状曲线顶部。这些失效模式通常见于长排列纤维含量较高的复合材料中，并且代表由纤维行为决定的断裂。但通过溶解再生处理后，双层粘接样条的应力应变曲变得更为光滑，锯齿状应力应变曲线的锯齿形减少，强度提升到325MPa，这是因为竹篾表面的溶解-再生，让原本独立的纤维束黏连成一体结构。
实施例4
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将绵竹(3年生)的竹片(厚度0.75mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面涂刷二甲基亚砜/四丁基氢氧化铵水溶液(二甲基亚砜/四丁基氢氧化铵/水的质量比为8:1:1)。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在0℃，空气湿度55％rh的环境下放置1h。
步骤3：将步骤2所得样品用水冲洗，直至淋洗液的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为180MPa。
实施例5
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂氯化锂/二甲基乙酰胺水溶液(氯化锂/二甲基乙酰胺的质量比为2:25)。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤2所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为314MPa。
实施例6
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂尿素/四乙基氢氧化铵水溶液(尿素/四乙基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5)。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤2所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至120℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为266MPa。
实施例7
一种竹篾叠层材料制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂尿素/四丁基氢氧化铵水溶液(尿素/四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5)。
步骤2：将步骤2所得的编织结构在40℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤3所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，其拉伸强度为156MPa。
对比例1
本对照例包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)，编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂去离子水。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤2所得样品转移至水中浸泡，每隔4h更换一次水，直至水的pH值为7。
步骤4：将步骤3所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥，得到竹篾叠层材料。
根据上述技术方案，竹篾间未形成有效粘接。
对比例2
本对照例包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)编织成横纵交错的编织结构，在其表面喷涂尿素/四丁基氢氧化铵水溶液(尿素/四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5)。
步骤2：将步骤1所得的编织结构在25℃，空气湿度79％rh的环境下放置16h。
步骤3：将步骤2所得样品以重物压紧，转移至40℃鼓风烘箱中干燥。
根据上述技术方案，产物表面粘附大量四丁基氢氧化铵与尿素结晶物质，竹篾间未形成有效粘接。
对比例3
本对照例包括以下步骤：
步骤1：将慈竹(一年生)的第二层青竹篾(厚度0.14mm)编织成横纵交错的编织结构，浸渍于市售的红旗牌环氧树脂胶中，加热处理30min，随后取出并在自然环境下干燥。
根据上述技术方案制得的竹篾叠层材料，复合材料的拉伸强度为103MPa。
对比例1证实在不使用合适溶剂处理的情况下，无法实现竹篾间的有效粘接，因而不能制备竹篾叠层材料。对比例2证实未经水处理的情况下，无法脱除溶剂并实现竹篾间的有效粘接，因而不能制备竹篾叠层材料。对比例3证实商用胶粘剂粘接竹材制得的复合材料，其拉伸强度明显低于本发明所实现的技术效果。
将上述实施例、对比例中关键制备参数列于下表：
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种竹篾叠层材料制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
（1）a将竹蔑进行纵向堆叠组装，b对竹蔑涂刷或喷涂溶剂；或a对竹蔑涂刷或喷涂溶剂，b将竹蔑进行纵向堆叠组装；所述溶剂不含有胶粘剂；所述溶剂为尿素/四丁基氢氧化铵水溶液，尿素/四丁基氢氧化铵/水的质量比为1:5:5，由表层开始逐步溶解竹蔑成分；所述竹蔑为慈竹、绵竹、毛竹、楠竹的竹篾中的一种或多种；所述竹篾的厚度为0.08-0.5 mm；
（2）将步骤（1）中组装的样品在常压室温空气环境中平铺放置；样品放置环境及放置条件为在25°C，79%rh环境中放置48 h；
（3）将步骤（2）所得的样品用冲洗，直至淋洗液的pH值呈中性；或将样品浸渍于水中，间隔性更换水，直至pH值呈中性；
（4）将步骤（3）所得样品干燥，制得竹篾叠层材料；干燥温度为40°C，干燥过程中样品以重物压住。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310269268.4A CN116277355B (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310269268.4A CN116277355B (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116277355A CN116277355A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116277355B true CN116277355B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=86823701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310269268.4A Active CN116277355B (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种竹篾叠层材料制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116277355B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102344685A (zh) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备纳米纤维素微纤增强聚合物复合材料的方法 |
| CN103481346A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 福建农林大学 | 一种自清洁功能竹材及其制备方法 |
| CN109623987A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-16 | 赤水市牵手竹艺发展有限公司 | 一种红色竹编工艺品的制作方法 |
| CN112643814A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 东北林业大学 | 一种无胶胶合的重组薄木及其制备方法 |
| CN113001696A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-06-22 | 东北林业大学 | 一种无胶黏剂、自粘接形成高强度、无甲醛释放胶合板的方法 |
| CN114736311A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-07-12 | 国际竹藤中心 | 一种竹来源醋酸纤维素及其制备方法 |
-
2023
- 2023-03-20 CN CN202310269268.4A patent/CN116277355B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102344685A (zh) * | 2010-08-05 | 2012-02-08 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备纳米纤维素微纤增强聚合物复合材料的方法 |
| CN103481346A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 福建农林大学 | 一种自清洁功能竹材及其制备方法 |
| CN109623987A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-16 | 赤水市牵手竹艺发展有限公司 | 一种红色竹编工艺品的制作方法 |
| CN112643814A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 东北林业大学 | 一种无胶胶合的重组薄木及其制备方法 |
| CN113001696A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-06-22 | 东北林业大学 | 一种无胶黏剂、自粘接形成高强度、无甲醛释放胶合板的方法 |
| CN114736311A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-07-12 | 国际竹藤中心 | 一种竹来源醋酸纤维素及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 汪叔度等.《纺织化学》.青岛海洋大学出版社,1994,348-349. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116277355A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Preparation of Ultralong Cellulose Nanofibers and Optically Transparent Nanopapers Derived from Waste Corrugated Paper Pulp. | |
| CN110016807A (zh) | 一种碳纤维表面功能化的表面改性方法 | |
| CN102304238B (zh) | 一种再生纤维素复合膜及其制备方法 | |
| CN106317466A (zh) | 纳米纤维素和纳米二氧化硅复合制备锂电池隔膜的方法 | |
| CN101880411A (zh) | 甘蔗渣纤维素制备功能化再生纤维素膜的方法 | |
| CN103552353A (zh) | 一种制备全纤维素复合层压材料的方法 | |
| Rajulu et al. | Chemical resistance and tensile properties of epoxy/unsaturated polyester blend coated bamboo fibers | |
| CN101770773B (zh) | 一种竹纤维毡聚丙烯隔声复合材料及其制备方法 | |
| CN110067149B (zh) | 以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法 | |
| CN112078217A (zh) | 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法 | |
| CN116277355B (zh) | 一种竹篾叠层材料制备方法 | |
| CN1597774A (zh) | 稀土改性碳纤维/环氧树脂复合材料制备方法 | |
| KR101482452B1 (ko) | 고강도 열가소성 탄소섬유 강화 복합재료의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 복합재료 | |
| CN109440212B (zh) | 高取向高强韧再生纤维素纤维的制备方法及高取向高强韧再生纤维素纤维 | |
| CN1899816A (zh) | 高强度玻璃钢瓦楞横断面蜂窝复合材料的制作方法及产品 | |
| CN113001696B (zh) | 一种无胶黏剂、自粘接形成高强度、无甲醛释放胶合板的方法 | |
| CN112500683A (zh) | 一种采用碱--超声溶胶凝胶法改性提高黄麻环氧树脂复合材料性能的方法 | |
| CN101760959B (zh) | 一种复合改性生物质麻纤维及其制备方法 | |
| CN114213760A (zh) | 一种大麻-椰壳混杂聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114228258A (zh) | 一种改善节点强度、浸胶外观的纸蜂窝及其制备方法 | |
| Leman et al. | Pre-treatment by water retting to improve the interfacial bonding strength of sugar palm fibre reinforced epoxy composite | |
| Shi et al. | Effects of the Molding Process on Properties of Bamboo Fiber/Epoxy Resin Composites. | |
| CN2848556Y (zh) | 工程用玻璃钢瓦楞蜂窝复合材料 | |
| KR102434379B1 (ko) | 에스테르화된 친환경 pva-리그닌 레진, 이의 제조 방법 및 이로부터 얻어지는 친환경 천연섬유강화 복합재 | |
| CN113736147B (zh) | 一种耐水抗菌的壳聚糖透明薄膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |