[发明专利]一种竹编复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种竹编复合材料，经编织成型和碳化处理得到竹材基体，再向竹材基体中加入黏合剂制备而成；本发明充分利用传统竹编的力学原理，克服现有竹板材要用含甲醛黏合胶的难题，无甲醛或异氰酸酯，提高了竹编复合材料的力学性能，显著增强竹材与黏合剂之间的相容性，制备工艺流程简单，可实现工业化生产。本发明以可再生，资源丰富的天然竹材为原料，绿色环保，可降解，不但在力学性能方面满足了新型建材和风电叶片的标准，成本低廉；而且可降解、可循环、再生利用，实现生态化自然处理，不产生任何污染。

技术领域

本发明涉及竹编材料技术领域，更具体地，涉及一种竹编复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

竹材是我国丰富的天然生物资源，具有生长区域广，成材快，价格低廉，可再生等优点；同时具有很高的径向强度/重量比，韧性好，对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏具有很强的抵抗能力，是一种很有价值的结构材料。

目前使用竹材制作的新型建材，如竹木地板、复合竹板材等，根据制作工艺和密度的不同，需要添加含有甲醛或异氰酸酯的树脂即黏合胶，实际使用过程中会对环境造成严重危害；且现有的这类材料一般都是刚性的，难以根据设计和适用需求进行加工。风电叶片是风力发电机组中的重要部件，其主梁用料通常采用玻纤、碳纤和玻璃钢复合制成，制作成本高，且废旧叶片无回收利用价值，难以处理，焚烧和掩埋都会对环境造成污染。现有的竹编材料力学性能、稳定性能、适应性差，难以满足新型建材和风电叶片的工作需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中竹编材料的不足，提供一种竹编复合材料的制备方法，将竹材编织成型后经碳化处理制作而成，经过碳化处理后的竹材力学性能得到提高，不易变形，且竹编与黏合剂的耦合性能得到加强。

本发明的另一目的在于，提供根据上述制备方法得到的竹编复合材料，以热塑性弹性体和玻璃钢为黏合剂，竹编复合材料绿色环保，可降解，无甲醛或异氰酸酯，可工业化生产。

本发明还有一目的在于，提供上述竹编复合材料在制作风电叶片和新型建材方面的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种竹编复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作竹材：选取3～5年生竹干制作竹片，或经拉丝处理制成竹丝；

S2.编织成型：将一定规格的竹片或竹丝编织成型，作为竹编复合材料的基体；

S3.碳化处理：将步骤S2中编织成型的基体进行碳化处理；

S4.向步骤S3碳化后的基体中加入黏合剂，得到竹编复合材料。

本发明对编织成型后的竹材基体进行碳化处理，不但提高了竹编复合材料的力学性能，还能显著增强竹材与黏合剂之间的相容性，无需额外添加耦合剂。根据竹编复合材料的用途，采用不同的编织方式，科学合理设计竹材之间的间距，得到二维平面或立体的竹编复合材料。

进一步地，所述竹片的厚度为1～8mm，宽度为1～18mm。

进一步地，步骤S2中所述编织方式为二维平面纵横向编织或多维立体编织。

进一步地，所述二维平面纵横向编织中纵向竹材之间无间距，所述横向竹材之间的间距为0.1～8cm。

进一步地，所述多维立体编织中竹材之间无间距，基体的厚度为3～6cm。

进一步地，所述竹材与竹材间，竹材的接口处采用黏合剂进行黏合。

进一步地，原材料组分的质量百分比如下：竹材：75～90％，黏合剂：10～25％，所述黏合剂为热塑性弹性体和玻璃钢。

进一步地，所述黏合剂中热塑性弹性体和玻璃钢的质量比为：5～15％：5～10％。