[发明专利]竹增强材料的预处理方法

说明书

本发明利用了明矾的物理化学特性，运用了物质的溶胀干缩原理。将明矾作防腐剂，消除霉菌在竹材原料(包括竹片、竹条、竹篾、竹丝、竹纤维等)中的存活条件，达到防腐效果；明矾电解出的氢氧化铝作阻燃剂，留存于竹材原料中，起到阻燃作用。同时，对竹材原料进行先煮练溶胀再干蒸收缩，以提高竹材原料的抗拉强度及与复合材料基体间的传力效果。本发明对竹材原料的预处理，大幅度提高了竹材原料的抗拉强度，并具有良好的防腐和阻燃功能，可广泛应用于竹材人造板、竹纤维板、竹塑复合材、竹重组材、竹缠绕管等各种竹增强复合材料以及工业用竹纤维纺织品的制造。

【技术领域】

本发明属于竹增强复合材料领域，尤其涉及竹材原料的防腐、阻燃和提高强力的处理方法。

【背景技术】

竹材的化学成分主要由纤维素、半纤维素、木质素等组成，从物理的角度看纤维素承载纵向拉伸力，单根竹纤维(一般短于3mm)之间靠半纤维素粘结以传递纵向力，半纤维素再与木质素交混以抵抗纵向剪力。在复合材料制备中，竹材原料一般作为抗拉伸增强材料，所以在对竹材的预处理过程中，须尽量保障纤维素、半纤维素不受破坏。另外，在空气环境中，当温度接近150℃时竹材中的纤维素、半纤维素、木质素就开始分解，会降低竹材原料的抗拉强度。

竹材含有较多的营养物质，其中蛋白质含量为1.5％～6.0％、可溶性糖类约为2％、淀粉类为2.02％～5.18％、脂肪和蜡质类为2.18％～3.55％，这就是竹材容易霉变和虫蛀的原因。因此，竹材原料的防腐处理显得很重要。同时，作为复合材料的增强材料，竹材原料的阻燃性能也是必不可少的。

【发明内容】

本发明提供了一种竹材原料的防腐、阻燃和提高强力的处理方法，可广泛应用于竹材人造板、竹纤维板、竹塑复合材、竹重组材、竹缠绕管等各种竹增强复合材料以及工业用竹纤维纺织品的制造。所述竹材原料，其特征在于：竹种、竹龄不限，包括竹片、竹条、竹篾、竹丝、竹纤维等，可以是其中的一种或数种。

本发明的技术原理：

本发明利用了明矾的物理化学特性，运用了物质的溶胀干缩原理。

本发明对竹增强复合材料所需的竹材原料，采用先抽真空、再注入明矾液，加压使明矾液中的氢氧化铝充分浸入竹材原料内部，继之进行煮练溶胀再干蒸收缩的方法。在这个过程中,达到三个目：1、防腐。明矾液电解出的氢氧化铝，吸附竹材原料中的营养物质，沉淀为胶物，破坏霉菌赖以生存的条件；2、阻燃。一部分氢氧化铝作为阻燃剂，留在竹材原料中，起到阻燃的作用；3、提高抗拉强力。使竹材原料中的半纤维素、木质素充分收缩，在竹纤维间形成最大粘结力。同时，由于纤维素、半纤维素、木质素收缩率存在差异，从而在竹材原料表面形成凹凸，这有利于在复合材料制备时基体对竹材原料的充分、有效包覆，以形成最大摩擦力，达到最大传力效果，从而提高竹增强复合材料的的抗拉强度。

本发明的技术方案：

竹增强材料的预处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将竹材加工成竹增强复合材料所需的竹材原料，将竹材原料装入不锈钢笼，送入压力锅中。

步骤2：将竹材原料在50～60℃温度条件下烘燥0.5～3h，真空度0.08～0.1MPa。

步骤3：按明矾1.5～2.5％、水98.5～97.5％的比例，配成明矾液，注入压力锅中至全部淹没竹材原料；在不锈钢笼转速为20～30转/min、压力1～2.5MPa、温度100℃条件下煮练1～4h。

步骤4：释压、排放明矾液，再使不锈钢笼高速旋转脱水10～15min。

步骤5：干蒸竹材原料，温度为100～130℃，常压抽风，时间1～4h。

本发明的优点在于：