一种竹纤维模塑增强材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及模塑材料技术领域，具体涉及一种竹纤维模塑增强材料及其制备方法，所述竹纤维模塑增强材料利用阳离子淀粉和阴离子竹纤维之间的静电作用形成，所述阳离子淀粉先通过碱处理淀粉，再通过醚化反应在表面接枝阳离子得到，所述阴离子竹纤维先通过碱处理竹粉，再通过氧化反应在表面形成阴离子得到，在静电力的作用下，淀粉会渗透到竹纤维的孔道和竹纤维内的间隙中，热压后，在淀粉和竹纤维之间形成化学和物理的双重相互作用，大大提高了淀粉和竹纤维之间的结合强度，得到的模塑增强材料具有优异的机械性能。有优异的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种竹纤维模塑增强材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种竹纤维模塑增强材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油基模塑材料会导致严重的环境污染，因此，必须开发环保的模塑材料，以减少环境污染及其对气候变化的影响。淀粉基模塑材料是环保模塑材料中的首选，因为淀粉产量丰富，成本低，可生物降解，并且具有类似塑料的特性。但是，淀粉模塑的机械性能大大低于石油基模塑材料，需要对其进行改性。
[0003]竹纤维在复合材料制造中具有巨大的潜力，因为竹纤维具有高强度和环保性质，竹纤维比大多数天然纤维具有更好的机械性能，因此，现有的复合材料往往会选择竹纤维作为增强纤维。
[0004]淀粉模塑材料中添加竹纤维是一种比较优异的提高机械其机械性能的方法，但是由于淀粉的拉伸强度仅仅为0.36
‑
3.05MPa，将淀粉和竹纤维简单结合难以达到传统塑料的机械性能，所以，亟需一种提高淀粉和竹纤维之间结合强度的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种竹纤维模塑增强材料及其制备方法。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，具体制备过程如下:
[0008](1)淀粉的阳离子化：将淀粉加入到水溶液中，搅拌均匀，在加入氢氧化钠，进行碱处理，处理结束后在滴加3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，进行醚化反应，反应结束后，萃取，洗涤，干燥，得到阳离子化淀粉。
[0009](2)提取竹纤维：将竹材进行粉碎，得到竹粉，将竹粉加入到水中，在加入氢氧化钠，进行碱处理，处理结束后，洗涤，干燥，得到竹纤维；
[0010](3)竹纤维的阴离子化：将竹纤维、TEMPO、溴化钠、次氯酸钠加入到水中，进行氧化反应，在氧化过程中，用氢氧化钠调节pH值以保持10.0
±
0.1，反应结束后，洗涤，干燥，得到阴离子化竹纤维。
[0011](4)制备竹纤维模塑增强材料：将阳离子化淀粉和阴离子化的竹纤维加入水中，搅拌成浆料，再送入模塑机脱水并热压成型，得到竹纤维模塑增强材料。
[0012]优选的，所述步骤(1)中淀粉、氢氧化钠、3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵和水的质量比例为10:1
‑
1.5:5
‑
7:100
‑
130。
[0013]优选的，所述步骤(1)中碱处理的时间为1
‑
2h，温度为70
‑
75℃。
[0014]优选的，所述步骤(1)中醚化反应的时间为2
‑
4h，温度为65
‑
75℃。
[0015]优选的，所述步骤(1)中萃取的溶剂为丙酮，时间为15
‑
25h。
[0016]优选的，所述步骤(2)中竹粉、氢氧化钠和水的质量比例为10:2
‑
3:100
‑
150。
[0017]优选的，所述步骤(2)中碱处理的时间为2
‑
5h，温度为70
‑
75℃。
[0018]优选的，所述步骤(3)中竹纤维、TEMPO、溴化钠、次氯酸钠和水的质量比例为5:0.04
‑
0.06:0.1
‑
0.15:2.1
‑
2.4:200
‑
300。
[0019]优选的，所述步骤(3)中氧化反应的时间为1
‑
1.5h，温度为60
‑
65℃。
[0020]优选的，所述步骤(4)中阳离子化淀粉、阴离子化竹纤维和水的质量比例为100:25
‑
35:200
‑
300。
[0021]优选的，所述步骤(4)中脱水时间为5
‑
10min，脱水后在90
‑
100℃下干燥30
‑
50min。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种竹纤维模塑增强材料，所述竹纤维模塑增强材料由上述竹纤维模塑增强材料的制备方法制备。
[0023]有益技术效果：
[0024]本专利技术利用阳离子淀粉和阴离子竹纤维之间的静电作用形成复合加强模塑材料，所述阳离子淀粉先通过碱处理淀粉，再通过醚化反应在表面接枝阳离子得到，所述阴离子竹纤维先通过碱处理竹粉，再通过氧化反应在表面形成阴离子得到，竹粉的碱处理不仅去除半纤维素和木质素，而且扩大了竹纤维表面的多孔结构和竹纤维内的间隙，在静电力的作用下，淀粉会渗透到竹纤维的孔道和竹纤维内的间隙中，热压后，在化学方面，形成热交联结构，在物理方面，形成机械互锁结构，大大提高了淀粉和竹纤维之间的结合强度，得到的模塑加强材料具有优异的机械性能。
具体实施方式
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，具体制备过程如下:
[0028](1)淀粉的阳离子化：将100g淀粉加入到1000g水溶液中，搅拌均匀，在加入10g氢氧化钠，进行碱处理，碱处理的时间为1h，温度为70℃，处理结束后在滴加50g 3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，进行醚化反应，醚化反应的时间为2h，温度为65℃，反应结束后，用丙酮萃取，萃取时间为15h，之后，洗涤，干燥，得到阳离子化淀粉。
[0029](2)提取竹纤维：将50g竹材进行粉碎，得到竹粉，将竹粉加入到500g水中，在加入10
‑
g氢氧化钠，进行碱处理，碱处理的时间为2h，温度为70℃，处理结束后，洗涤，干燥，得到竹纤维；
[0030](3)竹纤维的阴离子化：将50g竹纤维、0.4g TEMPO、1g溴化钠、21g次氯酸钠加入到2000g水中，进行氧化反应，氧化反应的时间为1h，温度为60℃，在氧化过程中，用氢氧化钠调节pH值以保持10.0，反应结束后，洗涤，干燥，得到阴离子化竹纤维。
[0031](4)制备竹纤维模塑增强材料：将100g阳离子化淀粉和25g阴离子化的竹纤维加入200g水中，搅拌成浆料，再送入模塑机中脱水5min，脱水后在90℃下干燥30min，之后，热压成型，得到竹纤维模塑增强材料。
[0032]实施例2
[0033]一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，具体制备过程如下:
[0034](1)淀粉的阳离子化：将100g淀粉加入到1150g水溶液中，搅拌均匀，在加入12.5g氢氧化钠，进行碱处理，碱处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，其特征在于，具体制备过程如下：(1)淀粉的阳离子化：将淀粉加入到水溶液中，搅拌均匀，在加入氢氧化钠，进行碱处理，处理结束后在滴加3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵，进行醚化反应，反应结束后，萃取，洗涤，干燥，得到阳离子化淀粉；(2)提取竹纤维：将竹材进行粉碎，得到竹粉，将竹粉加入到水中，在加入氢氧化钠，进行碱处理，处理结束后，洗涤，干燥，得到竹纤维；(3)竹纤维的阴离子化：将竹纤维、TEMPO、溴化钠、次氯酸钠加入到水中，进行氧化反应，在氧化过程中，用氢氧化钠调节pH值以保持10.0
±
0.1，反应结束后，洗涤，干燥，得到阴离子化竹纤维；(4)制备竹纤维模塑增强材料：将阳离子化淀粉和阴离子化的竹纤维加入水中，搅拌成浆料，再送入模塑机脱水并热压成型，得到竹纤维模塑增强材料。2.根据权利要求1所述的一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中淀粉、氢氧化钠、3
‑
氯
‑2‑
羟丙基三甲基氯化铵和水的质量比例为10:1
‑
1.5:5
‑
7:100
‑
130。3.根据权利要求1所述的一种竹纤维模塑增强材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碱处理的时间为1
‑
2h，温度为70
‑
75℃，醚化反应的时间为2
‑
4h，温度为65
‑
75℃，萃取的溶剂为丙酮，时间为15
‑
25h。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军飞，仝瑞平，李腾飞，王清瑞，张冬松，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：