[发明专利]一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法，包括以下步骤：A)将细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷成管状；B)将若干个步骤A)得到的水凝胶以有序排列、编织或混合的方式放置，再干燥成型，得到具有管状结构的细菌纤维素复合板材。本申请从细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶开始，通过将细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷成管状，再将所述细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷成的管状凝胶有序排列、编织或随机混合，干燥成型，得到一种具有微观管状结构的、具有极低热膨胀率、轻质高强、高抗冲击的细菌纤维素复合板材。

技术领域

本发明涉及新材料开发技术领域，尤其涉及一种管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法。

背景技术

细菌纤维素是一种天然的生物高聚物，具有很多优异性能，例如：具有较好的生物可降解性和生物适应性，而且具有独特的物理、化学和机械性能，例如高的结晶度、高的持水性、超细纳米纤维网络、高抗张强度和弹性模量等，因而成为近来国际上新型材料加工领域的研究热点。细菌纤维素三维纳米网络中，纳米纤维素纤维直径在20～100nm之间，比植物纤维素(10μm)小2～3个数量级，另外，它与植物纤维素的主要差别在于前者不含有半纤维素、木质素等。

管状结构是一种中空柱状结构，工程上存在许多内腔封闭或半封闭的小直径细长管状结构，其中有些内腔结构属关键承力结构，对使用安全至关重要。由于减轻重量和满足功能等方面的特殊要求，内腔结构在飞机上的应用尤其广泛，如平尾大轴和起落架支柱等。基于此，提供一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法，本申请制备的细菌纤维素复合板材具有低热膨胀率、轻质高强和高抗弯强度的特点。

有鉴于此，本申请提供了一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法，包括以下步骤：

A)将细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷成管状；

B)将若干个步骤A)得到的水凝胶以有序排列、编织或混合的方式放置，再干燥成型，得到具有管状结构的细菌纤维素复合板材。

优选的，所述细菌纤维素水凝胶选自细菌发酵所得的细菌纤维素水凝胶，所述细菌纤维素复合材料水凝胶为高分子和纳米材料中的一种或多种与细菌纤维素复合的水凝胶。

优选的，所述细菌纤维素水凝胶或所述细菌纤维素复合材料水凝胶的厚度为0.1～50mm，含水量为50％～70％。

优选的，所述放置的层数为1～200层。

优选的，所述编织的方式为三维编织。

优选的，所述三维编织为基于空间群R3对称性的三维编织或基于空间群P3对称性的三维编织。

优选的，所述压缩在模具中进行。

优选的，所述干燥成型的方式包括直接蒸发干燥成型、加热蒸发干燥成型或放入模具热压干燥成型。

优选的，所述热压的温度为0～200℃，压力为1～800MPa。

本申请提供了一种具有管状结构的细菌纤维素复合板材的制备方法，其首先将细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷绕成管状，再将若干个管状的细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶以有序排列、编织或混合的方式放置，最后进行干燥成型，即得到具有管状结构的细菌纤维素复合板材；本申请将细菌纤维素水凝胶或细菌纤维素复合材料水凝胶卷成管状，再经过干燥成型，使得到的细菌纤维素复合板材内部的纳米纤维素之间形成强氢键，管壁多层结构之间形成强氢键，管与管接触界面之间形成氢键，进而得到了具有管状结构、轻质高强、低热膨胀率以及高抗弯强度的细菌纤维素复合板材，此外，细菌纤维素复合板材内部的管状结构还可提高材料的韧性。

附图说明