轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，该方法为：将毛竹去青、去黄和去竹节后，竖向劈成竹条，用化学分离方法制得竹短纤维；将竹短纤维和1,4

【技术实现步骤摘要】
轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法


[0001]本专利技术属于竹材加工与利用
，具体涉及一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法。

技术介绍

[0002]轻质保温材料被广泛应用于建筑、家居、运输、包装等领域，而超低密度保温隔热材料的隔热性能主要取决于材料的导热系数，为获得较低的导热系数。目前，轻质保温隔热材料为获得导热系数小、质量轻的保温材料，主要是以石油基泡沫材料为基础，常用的保温材料大多有发泡聚氨酯(PU)、挤塑聚苯乙烯(XPS)、酚醛树脂保温板(PIB)、发泡聚苯乙烯(EPS)、玻璃纤维、气凝胶和岩棉等，由于原料的的限制，以至于轻质的发泡塑料和普通塑料一样难以降解，使用报废后无法自然降解，形成白色污染。
[0003]针对发泡材料由于其原料的限制所导致制成的产品存在难以降解的问题，提出一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法。该方法以竹纤维膨化技术为基础，利用竹纤维膨胀后易于吸收小分子物料的特性，提升竹纤维对于纳米纤维素的吸附能力，获得更好的结合性能；再通过竹纤维增强技术，以提高竹纤维力学强度与纳米纤维素的融合度，并经过高温、短时间的热成型，制成可降解的生物质纳米纤维素/保温竹纤维材料。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，该方法为：
[0006]S1、竹短纤维预制：将毛竹去青、去黄和去竹节后，竖向劈成竹条，将所述竹条放入混合溶液中搅拌混合，然后进行水浴加热，再在流水中洗至中性，然后放入温水中，经过搅拌、过筛后，得到竹短纤维；
[0007]S2、竹纤维膨化：将S1中得到的竹短纤维和质量分数为3～5％的1,4
‑
丁二醇水溶液混合均匀后，升温至90～95℃，并搅拌均匀，然后静置处理40～60min，用筛子进行过滤，得到膨化竹短纤维；
[0008]S3、竹纤维增强：将S2中得到的膨化竹短纤维和质量分数为0.05～0.10％的十二烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀后，用NaOH粉末将pH值调至11后进行密封，然后在水浴环境中超声震荡，再用蒸馏水清洗至中性，得到改性后的竹短纤维；将所述改性后的竹短纤维与纳米纤维素溶液混合均匀，在温度为25～30℃的条件下搅拌10～30min，得到固液混合物；
[0009]S4、高温短时间热成型：将S3中得到的固液混合物倒入模具中，进行高温短时间热成型处理，得到纳米纤维素/竹纤维保温材料。
[0010]优选地，S1中所述毛竹为6年生毛竹；所述竹条的长宽为50
×
10mm；所述水浴加热
的温度为60℃，时间为14h。
[0011]优选地，S1中所述竹条和所述混合溶液的固液比为1:1；所述混合溶液由体积分数为30％的双氧水和冰醋酸制成，所述混合溶液中体积分数为30％的双氧水和冰醋酸的体积比为1：1。
[0012]优选地，S1中所述流水的速率为0.6m/s，温度为25～40℃；所述搅拌混合的时间为3min。
[0013]优选地，S1中所述温水的温度为25～40℃；所述过筛采用的筛子的目数为200目；所述竹短纤维的长径比范围为60～90。
[0014]优选地，S2中所述竹短纤维和所述质量分数为3～5％的1,4
‑
丁二醇水溶液的固液比为1：2。
[0015]优选地，S2中所述筛子的目数为200目。
[0016]优选地，S3中所述膨化竹短纤维和所述质量分数为0.05～0.10％的十二烷基三甲基溴化铵溶液的固液比为1：30；所述水浴环境的温度为60℃，所述超声震荡的时间为1h。
[0017]优选地，S3中所述纳米纤维素溶液由水和纳米纤维素制成，所述纳米纤维素溶液中纳米纤维素的质量分数为3～5％；所述改性后的竹短纤维与所述纳米纤维素溶液的固液比为1：5。
[0018]优选地，S4中所述高温短时间热成型处理的温度为190～200℃、时间为3～5min/mm。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0020]1、本专利技术以化学分离后的竹短纤维为基础，为降低竹短纤维的密度，对其进行膨化处理，为提升纤维的力学性能，对其阳化预处理，利用纳米纤维素含有阴性羟基的特点和体积较小的因素，使得两者集合更加牢固，利用高温短时间的热成型的方式，制成质轻，强度较高，保温性能较好的复合竹纤维保温材料。
[0021]2、本专利技术中竹纤维膨化技术采用助溶剂(1,4
‑
丁二醇水溶液)使得木质纤维溶胀，即膨化剂与水分子相互溶解成混合物，混合物分子扩散进入纤维间的孔隙后，扩大纤维无定形分子之间的距离，起到膨化纤维的作用，而纤维内部空隙增大则有利于纳米纤维素填补纤维之间的缝隙，使两只之间的结合强度更好。
[0022]3、本专利技术中竹纤维增强技术采用纳米纤维素与膨化后的竹短纤维结合；纳米纤维素其主要结构是由是由1,4
‑
β
‑
糖苷键连接的β
‑
d
‑
葡萄糖单体组成，不仅具有纤维素纤维形态结构与性能，且拥有高表面积、高吸附力、易于表面功能化等纳米材料的优良特性。同时，作为一种富含阴性羟基的环保高分子材料，纳米纤维素通过增加纤维结合点可与竹纤维紧密交织而增强纤维束间作用力，形成较强纤维之间的结合。
[0023]同时利用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)是阳性离子的特性，其在碱性条件下水化，在此过程中被纤维中的纤维素吸附，并通过库仑吸引与纳米纤维素中含有阴性羟基相互结合，形成离子对，在此过程中，纳米纤维素填补纤维之间的孔隙的同时，又链接纤维束与纤维束之间的缝隙，使得在增强纤维的同时，又能够粘接纤维，形成质轻、强度高、孔隙较多，导热系数较低的材料。
[0024]下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例1中依次经竹短纤维预制、竹纤维膨化和竹纤维增强处理后的竹纤维电镜图。
具体实施方式
[0026]实施例1
[0027]本实施例的轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，该方法为：
[0028]S1、竹短纤维预制：将6年生毛竹去青、去黄和去竹节后，竖向劈成长宽为50
×
10mm的竹条，将所述竹条放入混合溶液中以60r/min的速率进行搅拌混合3min，然后在温度为60℃的条件下水浴加热14h，直至竹条颜色变白、表面松软，再用流速为0.6m/s、温度为25℃的流水洗至中性，然后放入温度为25℃的温水中，经过速率为120r/min的搅拌、用目数为200目的筛子过筛后，得到长径比范围为60～90的竹短纤维；
[0029]所述竹条和所述混合溶液的固液比为1:1；所述混合溶液由体积分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，其特征在于，该方法为：S1、竹短纤维预制：将毛竹去青、去黄和去竹节后，竖向劈成竹条，将所述竹条放入混合溶液中搅拌混合，然后进行水浴加热，再在流水中洗至中性，然后放入温水中，经过搅拌、过筛后，得到竹短纤维；S2、竹纤维膨化：将S1中得到的竹短纤维和质量分数为3～5％的1,4
‑
丁二醇水溶液混合均匀后，升温至90～95℃，并搅拌均匀，然后静置处理40～60min，用筛子进行过滤，得到膨化竹短纤维；S3、竹纤维增强：将S2中得到的膨化竹短纤维和质量分数为0.05～0.10％的十二烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀后，用NaOH粉末将pH值调至11后进行密封，然后在水浴环境中超声震荡，再用蒸馏水清洗至中性，得到改性后的竹短纤维；将所述改性后的竹短纤维与纳米纤维素溶液混合均匀，在温度为25～30℃的条件下搅拌10～30min，得到固液混合物；S4、高温短时间热成型：将S3中得到的固液混合物倒入模具中，进行高温短时间热成型处理，得到纳米纤维素/竹纤维保温材料。2.根据权利要求1所述的一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，其特征在于，S1中所述毛竹为6年生毛竹；所述竹条的长宽为50
×
10mm；所述水浴加热的温度为60℃，时间为14h。3.根据权利要求1所述的一种轻质可降解的纳米纤维素/竹纤维保温材料的制备方法，其特征在于，S1中所述竹条和所述混合溶液的固液比为1:1；所述混合溶液由体积分数为30％的双氧水和冰醋酸制成，所述混合溶液中体积分数为30％的双氧水和冰醋酸的体积比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟土华，费本华，王汉坤，陈红，徐祥，李欣，
申请(专利权)人：国际竹藤中心，
类型：发明
国别省市：