[发明专利]一种不施胶竹纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种不施胶竹纤维复合材料的制备方法，其包括以下步骤，1）将竹签原材料在去离子水中浸泡12~24h，然后放入水浴锅中恒温加热，之后再取出风干；2）将步骤1）处理后的竹签用三辊研磨仪进行机械疏解获得竹纤维；3）将疏解后获得的竹纤维置于80℃~95℃烘箱中，烘干12~24小时，去除竹纤维中的水分；4）将烘干后的竹纤维用聚乙烯（PE）膜进行包裹，置于热压机中，进行预压5~7min，得到单层薄板；5）将预压后获得的单层薄板，层层铺装，在每层之间铺装1~3层聚乙烯薄膜，放入热压机内的模具中进行热压工艺；6）从模具中取出，得到3~8mm厚的不施胶竹纤维复合材料。本发明还公开了通过上述制备方法得到的不施胶竹纤维复合材料。

技术领域

本发明涉及林业工程、复合材料领域，具体为一种不施胶竹纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

中国竹类资源丰富，是世界上竹子分布最广的地区之一，中国的竹种和竹林面积约占世界的1/3。据统计，中国的竹子种类有40多种，共有竹林面积超过600万公顷。竹纤维较长，表面光滑，可塑性强，长径比大概在150-200左右，竹纤维中的纤维素含量丰富，因此，其强度、硬度、刚度比木材纤维都要高,但是其吸水率和膨胀系数却低于木材。经过一定工艺处理后的竹纤维的拉伸强度、弹性模量、比强度和比模量都得到了很大程度上的提高，其优良的力学性能可媲美玻璃纤维，是一种理想的性能增强材料。

聚乙烯是目前全球产量和消耗量最大的五大合成树脂之首,主要品种有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）等。 聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。聚乙烯有优异的化学稳定性，力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性好，聚乙烯的耐热性不高，随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。

尽管竹纤维优势明显，但其含有纤维素、半纤维素、果糖、木质素等化学成分，而这些化学成分在干燥环境下容易发生团聚。此外，其表层及所属分子中大量-OH的存在使得纤维素分子链间及内部形成作用力很强的氢键，导致竹纤维具有极强的亲水性能。然而塑料基体通常具有疏水性能，因此会导致两者的界面相容性差，从而破坏复合材料的各项性能。目前的竹纤维增强树脂复合材料多采用化学改性：碱处理、硅烷偶联剂处理、乙酰化处理、接枝共聚等方法改善纤维与树脂基体的界面结合性能，缺点是采用了化学药品的同时造成了竹纤维强度的相应降低。

传统的竹篾层积材、竹胶合板、竹纤维复合板材中，一般会通过浸胶处理或施胶，并加入其他助剂(如固化剂、促进剂)等方法进行制备。

在不使用胶黏剂以及化学药品处理的情况下，制备力学性能优异的竹纤维复合材料是亟需解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不施胶竹纤维复合材料及其制备方法，对环境没有污染，是一种绿色环保的材料和制备方法；该方法操作简单，快速，可以进行工业化批量生产，在加工过程中不使用任何胶黏剂或助剂，绿色环保；所制备的复合材料对环境无污染，成本低廉，生产效率高。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种不施胶竹纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将竹签原材料在去离子水中浸泡12~24h，然后放入水浴锅中恒温加热，之后再取出风干；

2）将步骤1）处理后的竹签用三辊研磨仪进行机械疏解获得竹纤维；

3）将疏解后获得的竹纤维置于80℃~95℃烘箱中，烘干12~24小时，去除竹纤维中的水分；

4）将烘干后的竹纤维用聚乙烯（PE）膜进行包裹，置于热压机中，进行预压5~7min，得到单层薄板；

5）将预压后获得的单层薄板，层层铺装，在每层之间铺装1~3层聚乙烯薄膜，放入热压机内的模具中进行热压工艺；

6）从模具中取出，得到3~8mm厚的不施胶竹纤维复合材料。