一种聚醋酸乙烯酯包覆的竹纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及竹纤维改性领域，具体地说，是一种聚醋酸乙締醋包覆的竹纤维及其 制备方法，该方法特别适用于竹纤维吸水性的降低与力学性能的提高。
【背景技术】
[0002] 随着环境的不断恶化，人们对全球可循环利用材料的开发也不断重视，自上世纪 60年代，中国台湾的研究人员用机械法生产了第一批天然竹纤维，竹纤维一直是人们大力 推崇的天然纤维之一。竹纤维具有强度高（与巧麻的力学性能相近），质量轻、耐紫外线照 射、抗霉菌、可再生周期短等优点，且我国的竹材产量世界第一，价格低廉，如今，用竹纤维 代替玻璃纤维与其他化学纤维复合已成为热口研究课题。竹纤维产品的应用领域广泛且用 量巨大，W车用天然纤维为例，2010年，德国汽车工业平均每辆汽车的天然纤维复合材料的 用量为17KG，但其中的天然纤维主要为再生棉、麻纤维和木纤维，运主要是因为竹纤维的极 易吸水问题还未解决。竹纤维的主要成份为纤维素、木质素、半纤维素和果胶，运些物质都 带有径基，极易吸水，且竹纤维表面的不平整结构W及中间的多孔毛细结构，进一步增加了 竹纤维的吸水性。尽管竹纤维在湿态和干态下的力学性能无明显差距，但作为复合材料之 一，竹纤维的吸水会对其他复合材料的性能造成影响。另外，竹纤维在吸湿过程中会放热， 长期使用时会使复合材料力学性能下降加速、老化加快、霉变风险增加，甚至整个复合材料 都会因溶胀变形而无法正常使用。因此，要实现竹纤维在复合材料中的应用，解决竹纤维的 易吸水问题是当务之急。
[0003] 目前，针对竹纤维吸水性能改善方面的主要研究集中在化学包覆、纤维素接枝共 聚和表面偶联剂改性，其中关于化学包覆在竹纤维表面改性的研究主要集中在改善竹纤维 与基体树脂的相容性，并未针对改善竹纤维的疏水性能。孙培勤等人利用聚醋酸乙締醋包 覆麻纤维，使麻纤维的吸水率降低至5%，但其并未深入研究，也未对聚醋酸乙締醋做改性。 CN104276767A公布了一种增强热固性塑料用的玻璃纤维的浸润剂，该发明将聚醋酸乙締醋 作为成膜剂来浸润玻璃纤维使其具有很好的干态润滑性。鉴于W上研究，本发明选择安全 无毒的改性聚醋乙締醋乳液作为改性剂，通过简便的浸溃烘干工艺达到改善竹纤维疏水性 能目的的同时也提高竹纤维与基体树脂的相容性，使竹纤维的应用潜力扩大到生产耐久性 纤维加固的复合结构中。
【发明内容】
[0004] 本发明正是针对现有技术的技术问题所作出的改进技术方案，解决了现有技术中 竹纤维易吸水导致竹纤维制成的复合材料力学性能下降加速、老化加快、霉变风险增加而 无法正常使用等技术缺陷，提供一种具有低吸水性、高树脂相容性的改性竹纤维。本发明是 通过W下技术方案来实现的：
[0005] 本发明公开了一种改性竹纤维，所述的改性竹纤维为改性聚醋酸乙締醋包覆的竹 纤维，其各组分的质量份数为：
[0006] 竹纤维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够的量来包覆竹纤维，但 量太多无必要，具体的量要根据竹纤维的长短粗细及表面处理方式来定。
[0008] 作为进一步地改进，本发明所述的改性聚醋酸乙締醋是经过丙締酸醋、醋酸乙締、 叔碳酸乙締醋、有机娃、甲苯二异氯酸醋或甲基丙締酸基团中的一种或几种改性的聚醋酸 乙締醋，聚醋酸乙締醋本身耐水性能并不好，但经W上几种改性后，耐水性能会得到很大提 局。
[0009] 作为进一步地改进，本发明所述的改性聚醋酸乙締醋是经过有机娃改性的聚醋酸 乙締醋。
[0010] 本发明还公开了一种改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纤维的制备方法，具体制备步骤 如下：
[0011] 1)、裁切阶段：将竹纤维裁切至所需的长度；
[0012] 2)、浸溃阶段：将裁切好的竹纤维浸溃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纤维，静置1~5min，待乳液将竹纤维充分润湿后拱出竹纤维并机械 甩干至无液体滴落；
[0013] 3)、固化阶段：将竹纤维在钢网上松散铺平后烘干，完成树脂固化。
[0014] 作为进一步地改进，本发明所述的竹纤维包括直接经机械法得到的竹原纤维和 经过表面处理的竹纤维，表面处理是水洗处理、蒸煮处理和酸碱处理中的一种或几种。未经 表面处理的竹原纤维表面可能会有粉尘，但也适宜于此改性方法，经过表面处理的竹纤维 包括水洗处理、蒸煮处理和酸碱处理中的一种或几种，处理后的竹纤维粉尘减少，运样可W 减少乳液的用量，且包覆效果也会更好。
[0015] 作为进一步地改进，本发明所述的改性聚醋酸乙締醋乳液是经过丙締酸醋、醋酸 乙締、叔碳酸乙締醋、有机娃、甲苯二异氯酸醋或甲基丙締酸基团中的一种或几种改性，其 溶剂为水，固含量为1 %~5%，。固含量太高时，浸溃后的竹纤维易粘结在一起，1 %~5% 是最适宜本发明技术方案所需的技术方案，其中固含量为2%~4%时最优。
[0016] 作为进一步地改进，本发明所述的竹纤维与改性聚醋酸乙締醋乳液的浸溃比为 1/20-1/5,乳液要能将竹纤维充分润湿。
[0017] 作为进一步地改进，本发明所述的竹纤维浸溃后机械甩干的转速为100~2000r/ min,甩干机械设备的周围设置挡板，回收的液体经过滤后可作为改性聚醋酸乙締醋乳液重 复利用。机械甩干一方面防止竹纤维表面粘上太多乳液，另一方面也提高了生产效率和乳 液的使用率。
[0018] 作为进一步地改进，本发明所述的固化阶段的固化溫度为50~90°C。设置一定 固化溫度可提高乳液的固化速度，但溫度太高对竹纤维不利，50~90°C是最适宜的溫度区 间，。固化阶段还配备鼓风或抽风装置，用W增加固化速度。
[0019] 采用本发明技术方案的有益效果如下：
[0020] (1)依据本发明技术方案来制备改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纤维，工艺简便、绿色 环保、并可实现连续化生产，属于目前主流的"绿色工艺"。
[0021] (2)聚醋酸乙締醋对植物纤维有很好的浸润效果，经丙締酸醋、醋酸乙締、叔碳酸 乙締醋、有机娃、甲苯二异氯酸醋、甲基丙締酸等基团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润至竹纤维的多孔结构及凹槽中，通过改性基团的调整， 可W改善最终制得的竹纤维的疏水和耐水性能。
[0022] (3)聚醋酸乙締醋乳液价格低廉，用来包覆竹纤维后可有效降低竹纤维的吸水率， 同时，竹纤维的耐热性能和力学性能都得到了提高。
[0023] (4)依据本发明技术方案制备的改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纤维，可在改性聚醋 酸乙締醋乳液中添加助剂，如阻燃剂和抗氧化剂等，助剂可浸润至竹纤维内部并分散均 匀，方法简便有效。
[0024] (5)依据本发明技术方案制备的改性聚醋酸乙締醋包覆的竹纤维，保持了纤维的 形态，扩大了竹纤维的应用领域，如复合拉方面，而且竹纤维的树脂包覆结构提高了竹纤维 与其他聚合物复合后的相容性与界面粘结性，从而提高了复合材料的性能。
【具体实施方式】
[00巧]下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步地说明： 阳0%] 实施例1
[0027] 改性竹纤维中含竹纤维lOOg，聚醋酸乙締醋lOg。
[00測将经有机娃改性的聚醋酸乙締醋乳液加水稀释至固含量为3%，取1300g待用。取lOOg经水洗处理后裁切好的竹纤维，装入金属网兜中并浸入到上述聚醋酸乙締醋乳液中， 浸溃3min后拱出，置于离屯、机中，并用10(K)r/min的转速甩30s至无液体滴落。将金属网 兜中的竹纤维均匀地铺在钢网上，置于70°C的鼓风干燥箱中烘至乳液固化，记为竹纤维1。
[0029] 实施例2
[0030] 改性竹纤维中含竹纤维lOOg，聚醋酸乙締醋20邑。
[0031] 将乙締与醋酸乙締醋共聚得到的改性的聚醋酸乙