本发明专利技术提供了一种原态加捻竹纤维束及其制备方法。所述方法包括：将原态竹材料进行物理预处理加工得到竹纤维束的步骤；将得到的竹纤维束进行简单化学处理得到脱木素竹纤维束的步骤；将得到的脱木素竹纤维束进行加捻处理得到所述原态加捻竹纤维束(原态竹纱线)的步骤。与天然竹材相比，机械强度大幅提高，韧性提高了20倍。与传统竹原纱线制备相比，通过加捻，将竹材转化为竹纱线，解决了单根竹原纤维纤维短，纺纱时难以抱合、接长的缺点；另外，这种线材可作为纤维素基模板，在碳材料、疏水剂和金属离子等微纳级改性剂的作用下，可被轻易地转变为功能型复合材料。在废水处理、复合材料、传感器及可穿戴设备等智能功能性领域具有巨大的应用潜力。的应用潜力。的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
一种原态加捻竹纤维束及其制备方法
[0001]本专利技术涉及材料领域，具体的说，本专利技术涉及生物质纤维及复合材料领域，更具体的说，本专利技术涉及一种原态加捻竹纤维束(原态竹纱线)的制备方法，该线材还是一种生物质模板，经过简单改性改良，适用于废水处理、复合增强、生物传感等多用途应用，具有成本低、可降解等优点。
技术介绍
[0002]纺织品已经被广泛应用于各种各样的领域，包括光伏、储能、热管理和可穿戴电子设备。以棉、麻或合成纤维等为原料，通过添加这些新兴的材料，如氮化硼、石墨烯或碳纳米管等制得的智能纺织品表现出很多先进的功能性而受到越来越多的关注。
[0003]合成纤维一般是由不可再生的石化资源制备而得，其制备涉及很多化学工艺过程，如分解、合成、提取、溶解等，造成了严重的环境污染。相比之下，由于生物材料具有可持续性和芯吸行为等优点，因而在智能纺织品和可穿戴设备、纤维基复合材料领域越来越有吸引力。
[0004]在各种生物材料中，棉是我们日常生活和科学研究中最常用的一种。然而，由原棉制备织物纤维的过程繁琐，耗费劳力，并且原材料成本高，化学品消耗量大。
[0005]鉴于此，亟需提供一种性能更好的复合植物纤维。本专利技术通过简单的纳米纤维自组装工艺制备得到原态加捻竹纤维束。通过化学脱木素和加捻工艺从天然竹材直接制备竹纱线。与传统竹原纤维相比，本专利技术无需提前制备竹单纤，因此简化了工艺、降低了能耗；且由于未破坏其内部分级结构，最大程度上保留了竹材的原生强韧性。另外，制得的竹纱线可作为生物质模板，在石墨烯、碳纳米管、氮化硼等改性剂的作用下，制备成多种功能化产品，广泛地应用于废水处理、复合材料、智能纺织品和可穿戴电子等领域。
技术实现思路
[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种原态加捻竹纤维束(竹纱线)，该线材还是一种生物质模板，经过简单改性改良，适用于废水处理、复合增强、生物传感等多用途应用，具有成本低、可降解等优点。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供所述原态加捻竹纤维束的制备方法。
[0008]为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种原态加捻竹纤维束的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0009]将原态竹材料进行物理预处理加工得到预处理竹材料的步骤；
[0010]将得到的预处理竹材料进行脱木素处理得到脱木素竹材料的步骤；
[0011]将得到的脱木素竹材料进行加捻处理得到所述原态加捻竹纤维束的步骤。
[0012]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述物理预处理包括将原态竹材料进行疏解处理得到预处理竹材料。
[0013]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述物理预处理包括将原态竹材料先进行
高压蒸汽软化处理，然后再进行疏解处理。
[0014]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述高压蒸汽软化处理包括在120
‑
160℃下处理6
‑
12min。
[0015]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述高压蒸汽软化处理包括在140℃下进行处理。
[0016]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述高压蒸汽软化处理的处理时间为8min。
[0017]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述预处理竹材料为竹纤维束。
[0018]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述物理预处理包括将原态竹材料进行疏解处理和切割处理得到竹纤维束(以横向松散连接的竹条形态存在)。
[0019]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述竹纤维束为横向松散连接的网络状竹纤维聚集体，单个纤维束的横截面周长为0.5
‑
1.8mm。
[0020]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述物理预处理包括将原态竹材料进行疏解、展平和切割。
[0021]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述原态竹材料为原态整竹。
[0022]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述原态竹材料为竹筒。
[0023]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述物理预处理包括先将原态竹材料经截断、劈开，去除内结和外结后，再进行高压蒸汽软化处理或疏解处理。
[0024]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述脱木素处理包括利用碱法、亚钠法或硫酸盐法对预处理竹材料进行脱木素处理得到脱木素竹材料。
[0025]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述脱木素处理包括利用亚氯酸钠法对预处理竹材料进行脱木素处理得到脱木素竹材料。
[0026]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述脱木素处理包括在脱木素后再用乙醇溶液洗涤的步骤，然后得到脱木素竹纤维束。
[0027]所述的亚氯酸钠法可以为现有常规的亚氯酸钠法工艺，而根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述的亚氯酸钠法包括：
[0028]1)取适量亚氯酸钠样品用蒸馏水配出质量浓度为3
‑
5％(优选为3.5％)的碱性溶液；
[0029]2)在烧杯中的碱溶液中滴入冰醋酸，调节pH值至4
‑
5(优选为4.6)；
[0030]3)将预处理竹材料放入配好的溶液中，并将烧杯放入水浴锅内80
‑
90℃(优选为85℃)加热1.5
‑
4h(优选为2h)。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，在脱木素处理后，还包括在室温下干燥的步骤，得到脱木素竹材料。
[0031]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，在脱木素处理后还包括用乙醇溶液洗涤的步骤，然后得到预处理竹材料。
[0032]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，在脱木素处理后还包括用乙醇溶液洗涤的步骤，然后在室温下干燥得到预处理竹材料。
[0033]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，在脱木素处理后还包括用乙醇溶液洗涤的步骤，然后在室温下干燥至平衡得到预处理竹材料。
[0034]所述干燥至平衡，是指将预处理竹材料干燥至含水量和环境含水量大致相同。
[0035]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述方法还包括将得到的脱木素竹材料进
行氧化处理得到氧化竹材料的步骤，然后再将得到的氧化竹材料进行加捻处理得到所述原态加捻竹纤维束。
[0036]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述氧化处理包括以TEMPO(2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物)为氧化剂对脱木素竹材料进行氧化处理得到氧化竹材料。
[0037]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述氧化处理包括以TEMPO为氧化剂在次氯酸盐的存在下对脱木素竹材料进行氧化处理得到氧化竹材料。
[0038]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述氧化处理包括：将脱木素竹材料加入TEMPO和卤化盐的水溶液中，然后加入次氯酸盐，反应得到氧化竹材料。
[0039]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述氧化处理包括：将脱木素竹材料加入TEMPO和卤化盐的水溶液中，然后加入次氯酸盐，用酸调节反应体系pH为10
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原态加捻竹纤维束的制备方法，其中，所述方法至少包括如下步骤：将原态竹材料进行物理预处理加工得到预处理竹材料的步骤；将得到的预处理竹材料进行脱木素处理得到脱木素竹材料的步骤；将得到的脱木素竹材料进行加捻处理得到所述原态加捻竹纤维束的步骤。2.根据权利要求1所述的制备方法，所述物理预处理包括将原态竹材料进行疏解处理(优选所述物理预处理包括将原态竹材料先进行高压蒸汽软化处理(优选为在120
‑
160℃下处理6
‑
12min)，然后再进行疏解处理)得到预处理竹材料(优选为竹纤维束)(优选所述物理预处理包括将原态竹材料进行疏解处理和切割处理得到竹纤维束(优选所述竹纤维束为横向松散连接的网络状竹纤维聚集体，单个纤维束的横截面周长为0.5
‑
1.8mm))。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述脱木素处理包括利用碱法、亚钠法(优选为亚氯酸钠法)或硫酸盐法对预处理竹材料进行脱木素处理得到脱木素竹材料(优选所述脱木素处理包括在脱木素后再用乙醇溶液洗涤的步骤，然后得到脱木素竹纤维束)。4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括将得到的脱木素竹材料进行氧化处理得到氧化竹材料的步骤，然后再将得到的氧化竹材料进行加捻处理得到所述原态加捻竹纤维束(优选所述氧化处理包括以TEMPO为氧化剂对脱木素竹材料进行氧化处理得到氧化竹材料(优选以TEMPO为氧化剂在次氯酸盐的存在下对脱木素竹材料进行氧化处理得到氧化竹材料))。5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括通过甲酯化试剂(优选为三甲基重氮甲烷)对脱木素竹材料或氧化竹材料进行甲酯化、或通过金属盐(优选为CaCl2)溶液对脱木素竹材料或氧化竹材料进行离子交换处理，以提高脱木素竹材料或氧化竹材料的热稳定性，然后再进行后续处理。6.根据权利要求1～5任意一项所述的制备方法，其中，所述的加捻处理包括在80
‑
125℃下，以加捻角度15
°‑
30
°
进行加捻处理。7.根据权利要求1～6任意一项所述的制备方法，其中，所述方法还包括在加捻处理前或加捻处理后进行功能化处理的步骤；优选在加捻处理前或加捻处理后进行功能化处理的步骤包括：将脱木素竹材料或氧化竹材料浸渍碳材料复合溶液(优选所述碳材料选自石墨烯、碳纳米管...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，吴燕，郑雨薇，张海明，王亚芳，穆千一，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：
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