CN116514430A - 竹骨料的改性方法及组合物的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹骨料的改性方法及组合物的用途。该方法包括如下步骤：(1)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；(2)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。采用本发明的方法能够提高竹骨料的耐腐性和耐碱性，进一步地提高了其耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及一种竹骨料的改性方法及组合物的用途。
背景技术
目前竹骨料水泥混凝土作为一种新型生物基可再生水泥混凝土材料，其具备质量轻，低碳环保的特点越来越受到关注。竹骨料运用于水泥混凝土存在诸多问题，首先是竹材作为一种有机物，很容易遭到各种腐菌的分解而降低竹骨料本身的强度而影响竹骨料水泥混凝土的耐久性，其次是水泥混凝土的碱性环境pH值可达12～14；在碱液环境下会使竹颗粒中纤维素、半纤维素及木质素溶解，从而严重降低竹骨料本身的整体性和强度。在上述不利因素的作用下，严重影响了竹骨料水泥混凝土的推广和使用。
CN113563000A公开了一种竹骨料的改性制备方法及其应用，其以毛竹为主要原料，切碎成竹颗粒，振动筛选后，将其先后用水煮、水洗、海藻酸钠溶液浸泡、氯化钙溶液浸泡和烘干等处理方法将竹颗粒制备成可运用于建筑领域中的一种竹骨料。但是由于海藻酸钠和氯化钙交联产生的多聚体只是包裹在竹骨料颗粒的表面，这种方式只能从一定程度上提高竹骨料的耐腐性和耐碱性，但是耐久性较差，其抗压强度也有限。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种竹骨料的改性方法，该方法能够提高竹骨料的耐腐性和耐碱性。本发明的另一个目的在于提供一种组合物在提高竹骨料耐腐性和耐碱性中的用途。
本发明采用如下技术方案实现上述目的。
一方面，本发明提供了一种竹骨料的改性方法，其包括如下步骤：
(1)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；
(2)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。
在本发明的步骤(1)中，将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡，这样能提高竹骨料的耐腐性。竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比可以为1：2～3.5，优选为1：2.5～3.1。竹骨料可以为经过预处理的竹骨料，预处理过程可以包括对成熟毛竹进行破碎、筛分和烘干过程。在某些实施方式中，可以对成熟毛竹进行破碎、筛分后得到湿竹骨料，再置于氨溶季铵铜溶液中浸泡，浸泡时间可以为1～4h，优选为2～4h。在另一些实施方式中，可以对成熟毛竹进行破碎、筛分后再烘干得到干竹骨料，而后置于氨溶季铵铜溶液中浸泡，浸泡时间可以为1～2h，优选为1～1.5h。现有的许多木材防腐剂不仅毒性大、不环保，而且可能改变竹骨料本身的力学性能，发明人发现氨溶季铵铜不仅相对环保，且采用氨溶季铵铜溶液对竹骨料浸泡后能保持竹骨料常年不腐，还能不改变竹骨料本身的力学性能以及增强竹骨料体积稳定性。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述竹骨料为经过预处理的竹骨料，预处理包括如下步骤：
将成熟毛竹破碎成竹颗粒，再经过筛网震动筛分出颗粒大小为长5～15mm、宽5～10mm、厚2～3mm的竹骨料原料；再将竹骨料原料于65～85℃下通风烘干，得到竹骨料。选用的毛竹可以为3～5年期的毛竹。经过预处理的竹骨料更有利于后续的改性处理。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，浸泡时间为1～1.5h。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，所述氨溶季铵铜溶液中氨溶季铵铜和水的重量比为1：7.5～15。更优选地，所述氨溶季铵铜溶液中氨溶季铵铜和水的重量比为1：10～15。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中，烘干温度为30～40℃。更优选地，烘干温度为33～36℃。
在本发明的步骤(2)中，将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡，这样能提高竹骨料的耐碱性。经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比可以为1：2～3.5，优选为2.5～3.1。发明人意外的发现，采用聚丙烯酸酯混合液对竹骨料进行浸泡处理后，会在竹骨料的维管束和基本组织的孔隙中形成柔性黏附层，防止水泥基体碱性对竹骨料细胞壁的碱蚀作用。从而提高竹骨料水泥混凝土的整体强度和耐久性。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，浸泡时间为12～15h。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，所述聚丙烯酸酯混合液中聚丙烯酸酯乳液和水的重量比为1：8～15。更优选地，所述聚丙烯酸酯混合液中聚丙烯酸酯乳液和水的重量比为1：8～10。
根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，烘干温度为30～40℃；更优选地，烘干温度为33～36℃。
根据本发明的方法，优选地，步骤(1)中所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料和步骤(2)中所述改性竹骨料的含水率为7～13％。
根据本发明的一种实施方式，一种竹骨料的改性方法，其包括如下步骤：
(1)将成熟毛竹破碎成竹颗粒，再经过筛网震动筛分出颗粒大小为长5～15mm、宽5～10mm、厚2～3mm的竹骨料原料；再将竹骨料原料于65～85℃下通风烘干，得到竹骨料；
(2)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；
(3)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。
另一方面，本发明还提供了一种组合物在提高竹骨料耐腐性和耐碱性中的用途，其特征在于，所述组合物为氨溶季铵铜和聚丙烯酸酯乳液，包括如下步骤：
(1)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；
(2)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。
采用本发明的方法能有效提高竹骨料的耐腐性和耐碱性，进一步地提高了耐久性，且步骤简单，易于操作。
具体实施方式
下面介绍实施例和比较例使用的原料：
氨溶季铵铜(ACQ)，购自东莞市淼清科技有限公司，型号MQKJ-651。
聚丙烯酸酯乳液，购自北京蒙泰伟业建材有限公司，型号MT 1068，固含量55％。
实施例1
(1)将成熟毛竹破碎成竹颗粒，再经过筛网震动筛分出颗粒大小为长5～15mm、宽5～10mm、厚2～3mm的竹骨料原料；再将竹骨料原料于70℃下通风烘干，得到竹骨料；
(2)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液(氨溶季铵铜和水的重量比为1：15)中浸泡1h，再于35℃下通风烘干；其中，竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：3；
(3)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液(聚丙烯酸酯乳液和水的重量比为1：10)中浸泡12h，再于35℃下通风烘干，得到改性竹骨料；其中，经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：3。
比较例1
与实施例1的区别在于，只进行步骤(1)，不进行步骤(2)和(3)。所得竹骨料的性能如表1所示。
比较例2
与实施例1的区别在于，只进行步骤(1)和步骤(2)，不进行步骤(3)。所得改性竹骨料的性能如表1所示。
比较例3
与实施例1的区别在于，不进行步骤(2)，将步骤(1)得到的竹骨料直接浸泡在聚丙烯酸酯混合液中。
比较例4
现有技术CN113563000A实施例5中的方法对竹骨料改性，按照本发明的测试方法进行抗压强度、防霉变试验和耐碱性试验。
实验例
<抗压强度和防霉变试验>
将实施例1和比较例1～4的竹骨料或改性竹骨料制备成竹骨料水泥混凝土试块进行强度和防霉变试验测试。测试步骤如下：
配料：按水泥：水：砂子：竹骨料或改性竹骨料＝1：0.5：1.24：0.66的质量配比称取配料。
先在水中加入用量为水泥用量的10wt％的氯化钙促凝剂，将其和水泥混合均匀，然后加入砂子搅拌均匀，最后将竹骨料或改性竹骨料加入砂浆中搅拌均匀后，装入边长为100mm×100mm×100mm的立方体模具并用表面振捣器振动成型，在室温下养护24小时脱模，放至标准养护室养护28天后，得到竹骨料水泥混凝土试块。再对竹骨料水泥混凝土试块进行抗压强度测试和防霉变测试。其中，
抗压强度测试
采用GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准进行抗压强度的测试。
防霉变测试
直接将竹骨料水泥混凝土试块放在室外进行自然霉变，观察100天的霉变情况。
测试结果如表1所示。
表1
<耐碱性试验>
称取三份实施例1得到的改性竹骨料，分别记作A1、A2和A3作为待测试样，其中A1的质量为300g、A2的质量为400g、A3的质量为500g。称取三份比较例4得到的改性竹骨料，分别记作B1、B2和B3作为待测试样，其中B1的质量为300g、B2的质量为400g、B3的质量为500g。
将待测试样置于饱和氢氧化钙溶液中分别浸泡8h、16h、24h、32h、40h和48h后取出，清洗、烘干至恒重，最后分别称取烘干后的竹骨料与初始质量进行对比，并计算质量变化率。结果如表2所示。其中，M1表示比较例4得到的改性竹骨料在饱和氢氧化钙溶液中浸泡之后的质量，M2表示实施例1得到的改性竹骨料在饱和氢氧化钙溶液中浸泡之后的质量。
表2
由表1可知，采用本发明的方法改性处理得到的竹骨料无论是抗压强度还是防霉变(耐腐性)都优于其它比较例。
由表2可知，现有技术的方法改性得到的竹骨料耐碱性能较弱，相应地，耐久性很有限。采用本发明的方法改性得到的竹骨料的质量变化率明显低于现有技术中的质量变化率，表示质量变化程度小，进一步地，在碱性环境中抵抗碱性降解的能力强。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种竹骨料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；
(2)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述竹骨料为经过预处理的竹骨料，预处理包括如下步骤：
将成熟毛竹破碎成竹颗粒，再经过筛网震动筛分出颗粒大小为长5～15mm、宽5～10mm、厚2～3mm的竹骨料原料；再将竹骨料原料于65～85℃下通风烘干，得到竹骨料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，浸泡时间为1～1.5h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氨溶季铵铜溶液中氨溶季铵铜和水的重量比为1：7.5～15。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，烘干温度为30～40℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡时间为12～15h。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚丙烯酸酯混合液中聚丙烯酸酯乳液和水的重量比为1：8～15。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，烘干温度为30～40℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料和步骤(2)中所述改性竹骨料的含水率为7～13％。
10.一种组合物在提高竹骨料耐腐性和耐碱性中的用途，其特征在于，所述组合物为氨溶季铵铜和聚丙烯酸酯乳液，包括如下步骤：
(1)将竹骨料在氨溶季铵铜溶液中浸泡1～4h，再通风烘干；其中，所述竹骨料与氨溶季铵铜溶液的重量比为1：2～3.5；
(2)将经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料在聚丙烯酸酯混合液中浸泡12～24h，再通风烘干，得到改性竹骨料；其中，聚丙烯酸酯混合液由聚丙烯酸酯乳液和水混合制备而成；所述经氨溶季铵铜溶液浸泡后的竹骨料与聚丙烯酸酯混合液的重量比为1：2～3.5。
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