一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法技术

本发明专利技术涉及一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法，属于竹材加工利用技术领域。上述方法包括：步骤1：预处理；步骤2：将预处理后的竹材充分浸泡在特定的化学溶液中，实现竹材纤维和薄壁细胞的初步分离；步骤3：将步骤2处理后的竹材，在一定干燥条件下脱除体系中60

【技术实现步骤摘要】
一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法


[0001]本专利技术涉及竹材加工利用
，具体提供一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法。

技术介绍

[0002]竹子是一种多细胞组成的天然生物质材料，主要由纤维细胞、薄壁细胞和输导细胞三部分组成，其中，纤维细胞约占40％，薄壁细胞约占52％(徐有明,竹材性质及其资源开发利用的研究进展.东北林业大学学报,2003,31(5):71
‑
77)。这两类细胞无论结构、形貌，还是物理、力学性能均具有显著的差异。
[0003]竹纤维细胞形长、两端尖、近乎实心，直径在10μm左右，具有良好的物理力学性能，在竹材中起支撑作用；薄壁细胞壁薄腔大，横切面多近于圆形，在竹材中主要用于存贮营养物质和水分作用，是一种天然的微胶囊。由于薄壁细胞被包埋在纤维、导管周围，难以分离，因此，在竹材的利用时，通常是将竹材的纤维和薄壁细胞作为一个整体加工利用，如竹材人造板、竹制品、竹浆造纸等利用为主。
[0004]中国专利CN105150328A提出了一种竹材中薄壁细胞和纤维分离的方法，将所述竹材预先处理为长2～3cm，宽、厚各0.5～1mm的棒状结构，将所述棒状结构粉碎，得30目以上的粉末颗粒；将所述粉末颗粒依次经过30目、60目筛网进行筛分，得到不同目数的粉末颗粒；取30目～60目的粉末颗粒，加入10～20体积倍数的水，搅拌并静置后，收集上层漂浮物，得薄壁细胞，收集下层沉淀物，得纤维。该专利利用这种方法获得了竹纤维和薄壁细胞的聚集体，难以获得单根竹纤维和单个完整的薄壁细胞，并且竹纤维为短纤维。竹长纤维在纤维增强复合材料、纺织等具有广泛的应用前景，而竹材薄壁细胞在微胶囊、储能材料、吸附材料领域也具有广泛的应用前景。如何实现单根竹长纤维和单个完整的薄壁细胞的分离是现有技术中的难点。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中难以获得单根竹纤维和单个完整的薄壁细胞的技术问题，本专利技术提供一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法。本专利技术通过特定的化学溶液去除竹材中的木质素和半纤维素，实现竹材纤维和薄壁细胞的初步分离，去除水分后，通过机械外力摩擦作用，将薄壁细胞从竹纤维中分离出来，实现单根竹纤维和单个完整的薄壁细胞的分离。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法，包括：
[0008]步骤1：预处理：将新鲜的原竹加工成竹筒、竹条、竹片、竹纤维束或竹丝；
[0009]步骤2：竹材纤维和薄壁细胞的初步分离：将预处理后的竹材充分浸泡在特定的化学溶液中，脱除竹材中10
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100wt％的木质素和/或5
‑
90wt％的半纤维素；
[0010]步骤3：竹材纤维和薄壁细胞的进一步分离：将步骤2处理后的竹材，干燥条件下脱除体系中60
‑
99wt％的水分；
[0011]步骤4：竹材纤维和薄壁细胞的分离：通过机械外力的作用，将竹材纤维和薄壁细胞分离，然后采用不同目数的筛网，对薄壁细胞进行分选。
[0012]进一步的，所述步骤2中，特定的化学溶液为次氯酸钠与冰醋酸混合溶液、次氯酸钠与氢氧化钠混合溶液或者双氧水与冰醋酸混合溶液。
[0013]优选的，所述特定的化学溶液为次氯酸钠与冰醋酸混合溶液，步骤2具体为：首先：将冰醋酸与水按照质量比1:30
‑
100比例混合均匀；再加入质量分数为0.5
‑
5％的次氯酸钠，混合均匀后，温度控制在10
‑
80℃，得到冰醋酸
‑
次氯酸钠混合溶液；而后，将步骤1所述预处理竹材放入所述冰醋酸
‑
次氯酸钠混合溶液中，浸泡1
‑
10h，在此过程，更换或补充2
‑
5次冰醋酸
‑
次氯酸钠溶液，反复处理至溶液透明，直至竹材中木质素含量在0
‑
20wt％，优选0
‑
5wt％。半纤维素含量在0
‑
30wt％，优选0
‑
10wt％。
[0014]优选的，所述特定的化学溶液为次氯酸钠与氢氧化钠混合溶液，步骤2具体为：首先：将次氯酸钠配置成质量分数为0.5
‑
10％的溶液；然后，采用冰醋酸调整所述次氯酸钠溶液的pH调节为3.0
‑
6.0，温度为10
‑
80℃；而后，将步骤1所述预处理竹材放入上述次氯酸钠溶液中，处理时间为6
‑
72h，在此过程，更换或补充2
‑
5次次氯酸钠溶液；最后，将氢氧化钠配置成质量分数为5
‑
15％的溶液，将上述次氯酸钠溶液处理过的竹材置入NaOH溶液中，溶液温度为10
‑
60℃，每2
‑
8h更换或补充NaOH溶液，反复处理至溶液透明，直至竹材中木质素含量在0
‑
20wt％，优选0
‑
5wt％。半纤维素含量在0
‑
30wt％，优选0
‑
10wt％。
[0015]优选的，所述特定的化学溶液为双氧水与冰醋酸混合溶液，步骤2具体为：首先：将双氧水:冰醋酸:水按照质量分数为10
‑
60％:10
‑
60％:20
‑
80％比例混合均匀，形成离析液，并将温度控制在20
‑
80℃；之后，将步骤1所述预处理竹材放入所述离析液中，浸泡1
‑
90天，在此过程，更换或补充2
‑
30次离析液，直至竹材中木质素含量在0
‑
20wt％，优选0
‑
5wt％。半半纤维素含量在0
‑
30wt％，优选0
‑
10wt％。
[0016]进一步的，所述步骤3中，干燥为常规干燥、冷冻干燥或CO2超临界干燥方法。
[0017]优选的，所述常规干燥具体为：在气干或烘箱进行干燥，干燥温度10
‑
103
±
2℃，干燥时间为12
‑
120h。
[0018]优选的，所述冷冻干燥具体为：干燥温度为
‑
10～
‑
50℃，干燥压力为10
‑
100Pa，干燥时间为10
‑
120h。
[0019]优选的，所述CO2超临界干燥具体为：用乙醇或丙酮置换3
‑
8次后，放入高压釜后，通入CO2，干燥温度为10
‑
50℃，反应釜内的压力为5
‑
15MPa，干燥时间为0.5
‑
20h。
[0020]进一步的，所述步骤4中，机械外力的作用通过锤击、辗压、揉搓或梳理的方式实现。可以将所述竹材分离成长纤维、短纤维和薄壁细胞，采用不同目数的筛网，对薄壁细胞进行分选，获得长度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竹材纤维和薄壁细胞分离方法，其特征在于，包括：步骤1：预处理：将新鲜的原竹加工成竹筒、竹条、竹片、竹纤维束或竹丝；步骤2：竹材纤维和薄壁细胞的初步分离：将预处理后的竹材充分浸泡在特定的化学溶液中，脱除竹材中10
‑
100wt％的木质素和/或5
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90wt％的半纤维素；步骤3：竹材纤维和薄壁细胞的进一步分离：将步骤2处理后的竹材，在一定干燥条件下脱除体系中60
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99wt％的水分；步骤4：竹材纤维和薄壁细胞的分离：通过机械外力的作用，将竹材纤维和薄壁细胞分离，然后采用不同目数的筛网，对薄壁细胞进行分选。2.根据权利要求1所述的竹材纤维和薄壁细胞分离方法，其特征在于，所述步骤2中，特定的化学溶液为次氯酸钠与冰醋酸混合溶液、次氯酸钠与氢氧化钠混合溶液或者双氧水与冰醋酸混合溶液。3.根据权利要求2所述的竹材纤维和薄壁细胞分离方法，其特征在于，所述特定的化学溶液为次氯酸钠与冰醋酸混合溶液，步骤2具体为：首先：将冰醋酸与水按照质量比1:30
‑
100比例混合均匀；再加入质量分数为0.5
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5％的次氯酸钠，混合均匀后，温度控制在10
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80℃，得到冰醋酸
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次氯酸钠混合溶液；而后，将步骤1所述预处理竹材放入所述冰醋酸
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次氯酸钠混合溶液中，浸泡1
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10h，在此过程，更换或补充2
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5次冰醋酸
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次氯酸钠溶液，反复处理至溶液透明，直至竹材中木质素含量在0
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20wt％，半纤维素含量在0
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30wt％。4.根据权利要求2所述的竹材纤维和薄壁细胞分离方法，其特征在于，所述特定的化学溶液为次氯酸钠与氢氧化钠混合溶液，步骤2具体为：首先：将次氯酸钠配置成质量分数为0.5
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10％的溶液；然后，采用冰醋酸调整所述次氯酸钠溶液的pH调节为3.0
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6.0，温度为10
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80℃；而后，将步骤1所述预处理竹材放入上述次氯酸钠溶液中，处理时间为6
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72h，在此过程，更换或补充2
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5次次氯酸钠溶液；最后，将氢氧化钠配置成质量分数为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：余养伦，黄宇翔，李澍农，于文吉，高瑞清，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：