一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法技术

本发明专利技术公开了一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法


[0001]本专利技术属于竹材改性
，具体涉及一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法。

技术介绍

[0002]竹材作为一种可再生的天然资源和环境协调性材料，具备天然的优越性而且有着非常广泛的开发前景，竹材作为一种天然高分子复合材料，利用复合材料理论去研究竹材改性的机理，尤其是竹材与无机材料的交联作用具有重要的研究意义。通过竹材改性，使竹材不仅具备原来的某些特性还提高了其它的一些性能，这对于竹材的利用具备十分重要的意义。竹材作为人造板的原料进行压板时，需要添加胶黏剂，胶黏剂最主要作用是将俩个界面进行胶合，但是由于竹材属于多孔结构，这就导致会有部分的胶黏剂作为填料作用填补竹材孔洞，造成胶黏剂的浪费。
[0003]碳酸钙因具有很强的纳米作用，能与很多金属、无机和有机材料无条件地产生很强的相互作用，表现出优异的性能。文石型碳酸钙晶须具有增强、增韧性能，可改善塑料制品的力学性能、阻燃性能、耐热性能及加工性能；由于文石型纳米碳酸钙粉末极易以二次粒子的形式出现团聚现象，导致其增强效果明显减弱，而文石型碳酸钙晶须体系中团聚现象较少，分散性良好，因而可充分发挥增强、增韧的作用。同时文石型碳酸钙晶须是一种环保无污染的材料，具有广阔的应用前景。
[0004]中国专利CN106182298B一种纳米碳酸钙原位改性竹材的制备方法，提供了一种纳米碳酸钙原位改性竹材的制备方法。所述制备方法包括：1)将竹材微波干燥至含水率为5～35％；2)用含有钙盐和碳酸二甲酯的饱和水溶液中浸泡干燥的竹材，然后取出沥干；3)用含有钙盐和碳酸二甲酯的水溶液中浸泡干燥的竹材，同时调节溶液pH，原位生成碳酸钙；4)取出步骤3)中的竹材，用硬脂酸乙醇溶液浸泡后干燥至含水率5～25％。该方法利用超声和真空负压辅助浸注含碳酸钙前驱体的水溶液，使钙离子和碳酸二甲酯深度渗透到竹材内部，进而通过调节溶液的pH值原位生成碳酸钙，该方法通过物理加压，渗入效果有限，竹材孔隙率及比表面未改变，仅能少量的填充竹材，填料与竹材的结合效果有限易出现溢出流失，同时使用这种合成方法生成的碳酸钙它的晶形是不规则的，增强效果不显著。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，利用等离子体处理竹材，增强竹材与填料的结合强度，采用简单的生产工艺，在生产改性竹材的同时，还能联产木质素原位改性碳酸钙，得到文石型碳酸钙晶须，实现资源的综合利用。
[0006]本专利技术采用技术方案具体介绍如下：
[0007]本专利技术提供了一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，包括以下步骤：
[0008]①
用等离子体对竹材进行预处理；
[0009]②
将竹材浸渍在氢氧化钙过饱和溶液中，加热溶液进行蒸煮让竹材渗透软化，使
Ca
2+
充分浸润占位；
[0010]③
蒸煮完成后向溶液中加入晶型控制剂，制备文石型碳酸钙；
[0011]④
保持步骤
②
中的溶液温度，搅拌溶液过程中通入二氧化碳进行碳化反应，当溶液pH＝7时，取出竹材清洗表面沉淀，干燥后即得到改性竹材；
[0012]⑤
过滤分离取出竹材后剩下浑浊液体，滤渣即为分离得到的碳酸钙沉淀，将其烘至完全干燥，即得到木质素改性文石型碳酸钙。
[0013]进一步地，所述步骤
①
中，等离子体预处理工艺为：常压状态下以空气为处理气体，处理时间10s
‑
60s，处理功率100
‑
200w。由于竹材中半纤维素、木质素是无规则形态，杂乱的附着在纤维素周围，因此需要将竹材中杂乱的木质素和半纤维素脱除，此步骤首先利用等离子体在常压状态下对竹材进行预处理，等离子体处理可以使竹材、木材表面形成更多的羟基、酚羟基等活性官能团，提高表面亲水性和粘接性，从而增强了竹材与填料的结合强度。
[0014]进一步地，所述步骤
②
中，溶液温度80
‑
100℃，蒸煮时间2
‑
8小时。利用氢氧化钙溶液在80℃
‑
100℃温度下蒸煮反应；通过氢氧化钙的碱性作用在一定温度和时间条件下对竹材渗透软化，使Ca
2+
充分浸润占位，利用木质素与半纤维素的占位作用及氢氧化钙的碱性效果脱除部分的木质素和半纤维素，同时弱碱性的特点保持了纤维素骨架的强度，反应后微纤丝细胞壁表面易产生很多微孔，从而增大了竹材的比表面积，提高了填料的分散性和填充效果，其中氢氧化钙一部分与木质素和半纤维素发生反应，另一部分留在竹材内部。
[0015]进一步地，所述步骤
③
中，加入晶型控制剂后，溶液中的晶型控制剂阳离子与溶液中钙离子浓度比为(0.3
‑
2.5)：1。
[0016]较佳地，所述晶型控制剂为MgCl2。
[0017]进一步地，所述步骤
④
中，溶液温度80℃
‑
100℃，搅拌速度200
‑
500r/min，二氧化碳通气量为0.25
‑
0.5L/min，碳化反应时间1
‑
4小时。
[0018]进一步地，步骤
③
中还加入功能改性剂，所述功能改性剂的浓度为0.5％
‑
3％。
[0019]较佳地，所述功能改性剂为CuCl2。加入晶型控制剂MgCl2，阻燃剂CuCl2，使竹腔细胞内、维管束、导管长满原位改性的文石型碳酸钙晶须，并将竹腔细胞孔洞填满，达到微观定向结构，进一步提升竹材的抗拉及耐磨、防霉、阻燃性能。
[0020]进一步地，所述竹材为竹刨花、竹束、竹条、径向竹帘组成的竹质单元。
[0021]本专利技术的第二方面提供了一种竹材，所述竹材采用前文记载的改性方法改性得到。
[0022]本专利技术的有益效果
[0023]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法中，利用等离子体处理使竹材表面形成更多的羟基、酚羟基等活性官能团，提高表面亲水性、润湿性和粘接性，进而增强了竹材与填料的结合强度，同时利用反应活性低的氢氧化钙溶液在温和的条件对竹材进行低温蒸煮处理，既不会破坏竹材纤维结构和强度，同时能在一定程度打开细胞结构，使钙离子深度浸润竹材内部，少量的木质素被溶解，使纤维细胞孔洞增多，比表面增大，再利用竹腔细胞的维管束、导管等为反应场所，利用碳化法及工艺控制在竹材内部生成大量的文石型碳酸钙，充实竹腔细胞，使竹材密实化，负载后的竹材具有无机材料的防霉、耐磨、阻燃属性，同时在竹材改性的过程溶出的木质素也对溶液中的碳酸钙进行改性，生成改性文石型碳酸钙，可供
胶黏剂、橡胶、皮革、塑料等领域中广泛使用，可提高无机材料和有机材料的界面相容性。
[0024]此方法不仅可以改性竹材同时利用木质素改性文石型碳酸钙，改性文石型碳酸钙在竹材改性过程中可以提升无机材料和有机材料的界面相容性，不仅可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，其特征在于：包括以下步骤：
①
用等离子体对竹材进行预处理；
②
将竹材浸渍在氢氧化钙过饱和溶液中，加热溶液进行蒸煮对竹材渗透软化，使Ca
2+
充分浸润占位；
③
蒸煮完成后向溶液中加入晶型控制剂，制备文石型碳酸钙；
④
保持步骤
②
中的溶液温度，搅拌溶液过程中通入二氧化碳进行碳化反应，直到溶液pH＝7时，取出竹材清洗表面沉淀，干燥后即得到改性竹材；
⑤
过滤分离取出竹材后剩下的浑浊液体，滤渣即为分离得到的碳酸钙沉淀，将其烘干，即得到木质素改性文石型碳酸钙。2.根据权利要求1所述的一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，其特征在于：步骤
①
中，等离子体预处理工艺为：常压状态下以空气为处理气体，处理时间10s
‑
60s，处理功率100
‑
200w。3.根据权利要求1所述的一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法，其特征在于：步骤
②
中，溶液温度80
‑
100℃，蒸煮时间2
‑
8小时。4.根据权利要求1所述的一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡成伟，陆铜华，魏任重，沈周，李创业，马同华，
申请(专利权)人：千年舟新材科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：