一種聚醋酸乙烯酯包覆的竹纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及竹纖維改性領(lǐng)域，具體地說，是一種聚醋酸乙締醋包覆的竹纖維及其 制備方法，該方法特別適用于竹纖維吸水性的降低與力學(xué)性能的提高。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境的不斷惡化，人們對全球可循環(huán)利用材料的開發(fā)也不斷重視，自上世紀(jì) 60年代，中國臺灣的研究人員用機(jī)械法生產(chǎn)了第一批天然竹纖維，竹纖維一直是人們大力 推崇的天然纖維之一。竹纖維具有強(qiáng)度高（與巧麻的力學(xué)性能相近），質(zhì)量輕、耐紫外線照 射、抗霉菌、可再生周期短等優(yōu)點(diǎn)，且我國的竹材產(chǎn)量世界第一，價(jià)格低廉，如今，用竹纖維 代替玻璃纖維與其他化學(xué)纖維復(fù)合已成為熱口研究課題。竹纖維產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且用 量巨大，W車用天然纖維為例，2010年，德國汽車工業(yè)平均每輛汽車的天然纖維復(fù)合材料的 用量為17KG，但其中的天然纖維主要為再生棉、麻纖維和木纖維，運(yùn)主要是因?yàn)橹窭w維的極 易吸水問題還未解決。竹纖維的主要成份為纖維素、木質(zhì)素、半纖維素和果膠，運(yùn)些物質(zhì)都 帶有徑基，極易吸水，且竹纖維表面的不平整結(jié)構(gòu)W及中間的多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加了 竹纖維的吸水性。盡管竹纖維在濕態(tài)和干態(tài)下的力學(xué)性能無明顯差距，但作為復(fù)合材料之 一，竹纖維的吸水會對其他復(fù)合材料的性能造成影響。另外，竹纖維在吸濕過程中會放熱， 長期使用時(shí)會使復(fù)合材料力學(xué)性能下降加速、老化加快、霉變風(fēng)險(xiǎn)增加，甚至整個(gè)復(fù)合材料 都會因溶脹變形而無法正常使用。因此，要實(shí)現(xiàn)竹纖維在復(fù)合材料中的應(yīng)用，解決竹纖維的 易吸水問題是當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 目前，針對竹纖維吸水性能改善方面的主要研究集中在化學(xué)包覆、纖維素接枝共 聚和表面偶聯(lián)劑改性，其中關(guān)于化學(xué)包覆在竹纖維表面改性的研究主要集中在改善竹纖維 與基體樹脂的相容性，并未針對改善竹纖維的疏水性能。孫培勤等人利用聚醋酸乙締醋包 覆麻纖維，使麻纖維的吸水率降低至5%，但其并未深入研究，也未對聚醋酸乙締醋做改性。 CN104276767A公布了一種增強(qiáng)熱固性塑料用的玻璃纖維的浸潤劑，該發(fā)明將聚醋酸乙締醋 作為成膜劑來浸潤玻璃纖維使其具有很好的干態(tài)潤滑性。鑒于W上研究，本發(fā)明選擇安全 無毒的改性聚醋乙締醋乳液作為改性劑，通過簡便的浸潰烘干工藝達(dá)到改善竹纖維疏水性 能目的的同時(shí)也提高竹纖維與基體樹脂的相容性，使竹纖維的應(yīng)用潛力擴(kuò)大到生產(chǎn)耐久性 纖維加固的復(fù)合結(jié)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題所作出的改進(jìn)技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中 竹纖維易吸水導(dǎo)致竹纖維制成的復(fù)合材料力學(xué)性能下降加速、老化加快、霉變風(fēng)險(xiǎn)增加而 無法正常使用等技術(shù)缺陷，提供一種具有低吸水性、高樹脂相容性的改性竹纖維。本發(fā)明是 通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 本發(fā)明公開了一種改性竹纖維，所述的改性竹纖維為改性聚醋酸乙締醋包覆的竹 纖維，其各組分的質(zhì)量份數(shù)為：
[0006] 竹纖維100份；
[0007] 改性聚醋酸乙締醋1~20份。改性聚醋酸乙締醋要有足夠的量來包覆竹纖維，但 量太多無必要，具體的量要根據(jù)竹纖維的長短粗細(xì)及表面處理方式來定。
[0008] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的改性聚醋酸乙締醋是經(jīng)過丙締酸醋、醋酸乙締、 叔碳酸乙締醋、有機(jī)娃、甲苯二異氯酸醋或甲基丙締酸基團(tuán)中的一種或幾種改性的聚醋酸 乙締醋，聚醋酸乙締醋本身耐水性能并不好，但經(jīng)W上幾種改性后，耐水性能會得到很大提 局。
[0009] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的改性聚醋酸乙締醋是經(jīng)過有機(jī)娃改性的聚醋酸 乙締醋。
[0010] 本發(fā)明還公開了一種改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纖維的制備方法，具體制備步驟 如下：
[0011] 1)、裁切階段：將竹纖維裁切至所需的長度；
[0012] 2)、浸潰階段：將裁切好的竹纖維浸潰到改性聚醋酸乙締醋乳液中，使得改性聚醋 酸乙締醋乳液包覆竹纖維，靜置1~5min，待乳液將竹纖維充分潤濕后拱出竹纖維并機(jī)械 甩干至無液體滴落；
[0013] 3)、固化階段：將竹纖維在鋼網(wǎng)上松散鋪平后烘干，完成樹脂固化。
[0014] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的竹纖維包括直接經(jīng)機(jī)械法得到的竹原纖維和 經(jīng)過表面處理的竹纖維，表面處理是水洗處理、蒸煮處理和酸堿處理中的一種或幾種。未經(jīng) 表面處理的竹原纖維表面可能會有粉塵，但也適宜于此改性方法，經(jīng)過表面處理的竹纖維 包括水洗處理、蒸煮處理和酸堿處理中的一種或幾種，處理后的竹纖維粉塵減少，運(yùn)樣可W 減少乳液的用量，且包覆效果也會更好。
[0015] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的改性聚醋酸乙締醋乳液是經(jīng)過丙締酸醋、醋酸 乙締、叔碳酸乙締醋、有機(jī)娃、甲苯二異氯酸醋或甲基丙締酸基團(tuán)中的一種或幾種改性，其 溶劑為水，固含量為1 %~5%，。固含量太高時(shí)，浸潰后的竹纖維易粘結(jié)在一起，1 %~5% 是最適宜本發(fā)明技術(shù)方案所需的技術(shù)方案，其中固含量為2%~4%時(shí)最優(yōu)。
[0016] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的竹纖維與改性聚醋酸乙締醋乳液的浸潰比為 1/20-1/5,乳液要能將竹纖維充分潤濕。
[0017] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的竹纖維浸潰后機(jī)械甩干的轉(zhuǎn)速為100~2000r/ min,甩干機(jī)械設(shè)備的周圍設(shè)置擋板，回收的液體經(jīng)過濾后可作為改性聚醋酸乙締醋乳液重 復(fù)利用。機(jī)械甩干一方面防止竹纖維表面粘上太多乳液，另一方面也提高了生產(chǎn)效率和乳 液的使用率。
[0018] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的固化階段的固化溫度為50~90°C。設(shè)置一定 固化溫度可提高乳液的固化速度，但溫度太高對竹纖維不利，50~90°C是最適宜的溫度區(qū) 間，。固化階段還配備鼓風(fēng)或抽風(fēng)裝置，用W增加固化速度。
[0019] 采用本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果如下：
[0020] (1)依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案來制備改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纖維，工藝簡便、綠色 環(huán)保、并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，屬于目前主流的"綠色工藝"。
[0021] (2)聚醋酸乙締醋對植物纖維有很好的浸潤效果，經(jīng)丙締酸醋、醋酸乙締、叔碳酸 乙締醋、有機(jī)娃、甲苯二異氯酸醋、甲基丙締酸等基團(tuán)的改性后具有良好的耐水疏水性能。 改性聚醋酸乙締醋乳液可充分浸潤至竹纖維的多孔結(jié)構(gòu)及凹槽中，通過改性基團(tuán)的調(diào)整， 可W改善最終制得的竹纖維的疏水和耐水性能。
[0022] (3)聚醋酸乙締醋乳液價(jià)格低廉，用來包覆竹纖維后可有效降低竹纖維的吸水率， 同時(shí)，竹纖維的耐熱性能和力學(xué)性能都得到了提高。
[0023] (4)依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案制備的改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纖維，可在改性聚醋 酸乙締醋乳液中添加助劑，如阻燃劑和抗氧化劑等，助劑可浸潤至竹纖維內(nèi)部并分散均 勻，方法簡便有效。
[0024] (5)依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案制備的改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纖維，保持了纖維的 形態(tài)，擴(kuò)大了竹纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，如復(fù)合拉方面，而且竹纖維的樹脂包覆結(jié)構(gòu)提高了竹纖維 與其他聚合物復(fù)合后的相容性與界面粘結(jié)性，從而提高了復(fù)合材料的性能。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地說明： 陽0%] 實(shí)施例1
[0027] 改性竹纖維中含竹纖維lOOg，聚醋酸乙締醋lOg。
[00測將經(jīng)有機(jī)娃改性的聚醋酸乙締醋乳液加水稀釋至固含量為3%，取1300g待用。取lOOg經(jīng)水洗處理后裁切好的竹纖維，裝入金屬網(wǎng)兜中并浸入到上述聚醋酸乙締醋乳液中， 浸潰3min后拱出，置于離屯、機(jī)中，并用10(K)r/min的轉(zhuǎn)速甩30s至無液體滴落。將金屬網(wǎng) 兜中的竹纖維均勻地鋪在鋼網(wǎng)上，置于70°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘至乳液固化，記為竹纖維1。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 改性竹纖維中含竹纖維lOOg，聚醋酸乙締醋20邑。
[0031] 將乙締與醋酸乙締醋共聚得到的改性的聚醋酸乙