一种高强度竹片及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种高强度竹片的制备方法。

背景技术

竹子具有快速生长、耐湿、耐气候和结构刚性等显著的结构和环境优势。竹材生长迅速，生长周期短。传统竹材是一种价格低廉、储量丰富的材料，成熟竹材的抗拉强度可与低碳钢相媲美，已被广泛应用于家具、建筑、桥梁等领域。竹子可与软钢相媲美。近年来，人们致力于将竹材加工成可持续、环保、经济、高性能的复合材料。用漂白、饱和蒸汽、热油或用树脂填充后再致密化的预处理，都导致了天然竹材机械性能的增强。然而，机械强度的提高幅度不大，一般可达到200-300MPa的抗拉强度。

陈朝吉等人报道通过部分脱木素和微波加热来制备高强、轻质的竹材结构材料，王友勇等人提出了一种将天然竹材转化为竹钢。竹钢的制备过程涉及木质素和半纤维素的去除，冷冻干燥后再进行环氧渗透，以及致密化结合原位凝固，所制备的竹钢是一种具有高比抗拉强度的超强复合材料。大多数文献中报道将天然竹材转化为高强度轻质结构材料的都是采用的都是竹龄或者木龄较大的竹材或木材，其木质素含量高，所以制备的前提是用亚氯酸钠进行部分脱木质素，或者是脱木素之后要形成复合材料来提高其高度。目前尚无利用竹龄小的竹材制备高强度竹片的技术报导。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高强度竹片的制备方法，包括以下步骤：

(1)将片状竹材为原料与碱液反应，反应结束后，用热水将其洗涤；

(2)用真空热压的方法将其干燥，得到成品。

进一步的，步骤(1)中所述片状竹材为已去除竹黄和竹青的片状竹材。

进一步的，步骤(1)中所述片状竹材为竹龄为15—30天的毛竹，竹片的厚度为1.5mm-2mm。

进一步的，步骤(1)中所述碱液的质量浓度为5％—7％。

进一步的，步骤(1)中所述碱液为氢氧化钠溶液。

进一步的，步骤(1)中所述原料与碱液反应，竹材与碱液的质量比为1：100，反应时间为8h。

进一步的，步骤(2)中所述真空热压的真空度为-0.1MPa，温度为70℃，干燥时间为10min。

本发明还提供了一种高强度竹片，由上述任意一项制备方法制得。

本发明具有以下有益效果：

本发明仅需要采用低浓度的碱处理，再经过真空热压处理这两步就可以制备出高强度的竹片材料。通过本发明所提供的技术方案，采用竹龄在一个月内的毛竹，结合本申请的制备方法，竹片的强度可高达588MPa。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1样品的力学性能；

图2纤维素结构晶型。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，实施例中方法如无特殊说明均采用常规方法，使用试剂如无特殊说明，均为常规市售试剂或采用常规方法配置的试剂。该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施案例1

(1)将嫩毛竹竹龄为(15-30)天去除竹黄和竹青，并切成厚度为1.5mm—2mm厚的竹片，不经过其他化学处理，将样品用真空热压的方法，真空度为-0.1MPa温度为70℃，干燥10min，得到样品NB。

所得样品的力学性能如图1和表1所示抗拉强度为284.38MPa，木质素、半纤维素、纤维素含量如表2所示，纤维素结构晶型如图2所示，为纤维素Ⅰ型。

表1样品的力学性能

表2木质素、半纤维素、纤维素含量

实施案例2

(1)将嫩毛竹竹龄为(15-30)天去除竹黄和竹青，并切成厚度为1.5mm—2mm厚的竹片，与质量分数为5％的氢氧化钠水溶液以固液质量比为1：100混合，并在温度为80℃反应8h，

(2)步骤(1)所得样品用热水洗至中性，并用真空热压的方法，真空度为-0.1MPa温度为70℃，干燥10min，得到样品DB-5％。

所得样品的力学性能如图1和表1所示抗拉强度为

449.17MPa，木质素、半纤维素、纤维素含量如表2所示，纤维素结构晶型如图2所示，为纤维素Ⅰ型。

实施案例3

(1)将嫩毛竹竹龄为(15-30)天去除竹黄和竹青，并切成厚度为1.5mm—2mm厚的竹片，与质量分数为7％的氢氧化钠水溶液以固液质量比为1：100混合，并在温度为80℃反应8h，

(2)步骤(1)所得样品用热水洗至中性，并用真空热压的方法，真空度为-0.1MPa温度为70℃，干燥10min，得到样品DB-7％。

所得样品的力学性能如图1和表1所示抗拉强度为588.63MPa，木质素、半纤维素、纤维素含量如表2所示，纤维素结构晶型如图2所示，为纤维素Ⅰ型。

实施案例4

(1)将嫩毛竹竹龄为(15-30)天去除竹黄和竹青，并切成厚度为1.5mm—2mm厚的竹片，与质量分数为10％的氢氧化钠水溶液以固液质量比为1：100混合，并在温度为80℃反应8h，

(2)步骤(1)所得样品用热水洗至中性，并用真空热压的方法，真空度为-0.1MPa温度为70℃，干燥10min，得到样品DB-10％。

所得样品的力学性能如图1和表1所示抗拉强度为330.10MPa，木质素、半纤维素、纤维素含量如表2所示，纤维素结构晶型如图2所示，为纤维素Ⅱ型。

实施案例5

(1)将嫩毛竹竹龄为(15-30)天去除竹黄和竹青，并切成厚度为1.5mm—2mm厚的竹片，与质量分数为20％的氢氧化钠水溶液以固液质量比为1：100混合，并在温度为80℃反应8h，

(2)步骤(1)所得样品用热水洗至中性，并用真空热压的方法，真空度为-0.1MPa温度为70℃，干燥10min，得到样品DB-20％。

所得样品的力学性能如图1和表1所示抗拉强度为230.41MPa，木质素、半纤维素、纤维素含量如表2所示，纤维素结构晶型如图2所示，为纤维素Ⅱ型。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。