[发明专利]一种定向卷曲竹纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种定向卷曲竹纤维的制备方法，该方法为：先将粗加工的竹纤维放入蒸汽闪爆设备中进行弱酸爆破处理，将爆破后竹纤维放到开松机中打散，使竹纤维均匀分散到传送带上，对竹纤维进行辊压，使得竹纤维贴附在传送带上，然后对竹纤维表面连续喷淋极性溶剂，在喷淋极性溶剂的过程中，对竹纤维底部进行暖风加热，再采用微波加热装置对竹纤维进行微波加热，使竹纤维发生快速干燥，从而因竹纤维上表面和两端的极性溶剂瞬间流失，竹纤维两端发生卷曲，最终获得定向卷曲竹纤维。本发明可以制备适度卷曲数、卷曲度与较高卷曲率的定向卷曲竹纤维材料，可满足竹纤维纸张、织物、复合材料竹纤维毡等新材料和新技术的发展需求。

技术领域

本发明属于竹纤维的技术领域，具体涉及一种定向卷曲竹纤维的制备方法。

背景技术

纤维卷曲是指纤维平直方向的弯曲。纤维卷曲影响纤维间结合性能，卷曲性能好的纤维，可提高纤维抱合力，提高纤维成纸的抗张强度、耐破度，提升纤维织物或复合材料纤维毡的蓬松性、多孔性、柔软性和弹性等，且制成的织物或复合材料纤维毡手感丰满柔软；但是卷曲程度太大，会使得加工过程中纤维发生纠缠与毡化，也使针刺发生困难，造成纤维过度刺伤，非织造布尺寸稳定性差。

利用竹材分离制取高比强度和比模量的天然竹纤维，被称为“天然玻璃纤维”，竹单纤维的纵向抗拉强度为1.20-1.93GPa，纵向弹性模量为17.5-40.8GPa。一般竹纤维在竹材内部保持通直状态，由于受竹纤维分离技术的限制，分离所得天然竹纤维，天然竹纤维呈束状，简称竹纤维，竹纤维的组织状态、化学成分等存在较大差异，日常所见的竹纤维表现出卷曲或转曲的形态特性，并且竹纤维在不同的温湿度环境中，其卷曲程度和力学性能也发生不同程度的变化。随着竹纤维纸张、织物、复合材料竹纤维毡等新材料和新技术的发展，亟需开发适度卷曲数、卷曲度与较高卷曲率的竹纤维材料。而现有关于竹纤维卷曲制备方法和工艺的报道较少，因此，开发出一种定向卷曲竹纤维的制备方法尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种定向卷曲竹纤维的制备方法。该方法以竹纤维作为原材料，通过爆破定径改变竹纤维分离程度、竹纤维表面结构和成分，然后对竹纤维进行极性溶剂处理，改变竹纤维表面极性和应力，再通过竹纤维底部暖风加热和竹纤维微波速干步骤改变竹纤维不同位置溶剂蒸发速率，来控制竹纤维的干缩应力，实现竹纤维不同程度的定向卷曲。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种定向卷曲竹纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、竹纤维爆破定径：将粗加工的竹纤维与弱酸溶剂按照质量比为100：15的比例放入蒸汽闪爆设备中，在蒸汽压力为0.5MPa-0.8MPa的条件下，处理时间为60s-100s，得到爆破后竹纤维，然后调节爆破后竹纤维pH值为中性；

步骤二、竹纤维开松喷淋：将步骤一中获得的爆破后竹纤维放入开松机中打散，然后将打散后的竹纤维均匀分散放置到传送带上，并控制竹纤维分布的透光率为20％-30％，再对竹纤维进行辊压，使得竹纤维贴附在传送带上，最后对竹纤维表面连续喷淋极性溶剂；

步骤三、竹纤维底部暖风加热：在步骤二中竹纤维喷淋极性溶剂的过程中，在竹纤维底部进行暖风加热处理，促使极性溶剂向竹纤维上表面和两端迁移，风速为1.6m/s-3.3m/s，同时控制温度为30℃-65℃；

步骤四、竹纤维微波速干卷曲：将传送带上步骤三中吹风后的竹纤维送入微波加热装置进行微波加热，最终制得定向卷曲竹纤维。

所述微波加热装置使竹纤维发生快速干燥，从而因竹纤维上表面和两端的极性溶剂瞬间流失，使得竹纤维上表面发生皱缩，竹纤维两端发生卷曲。

上述的一种定向卷曲竹纤维的制备方法，其特征在于，步骤一中所述粗加工的竹纤维为竹材通过碾压捶打、开松梳理得到的长度不小于0.9cm的天然竹纤维。所述竹材为任一竹种。