一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法，本方法将连续植物纤维束在张力辅助作用下经过如下三个处理过程：一)碱化处理过程：在张力作用下，植物纤维束通过氢氧化钠碱溶液超声槽；二)清洗过程：碱化后的植物纤维束进入自来水超声槽中清洗；三)烘干收卷：清洗后的纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，并收卷。在上述的碱化处理过程中，植物纤维束在超声波与碱溶液共同作用下，植物纤维表面的一些低分子量半纤维素及木质素等被清洗掉，降低了纤维表面缺陷，提高了纤维束的力学性能；同时，处理后植物纤维表面的纤维素微纤暴露，表面粗糙度提高，可以提高植物纤维与树脂的界面粘结性能。
【专利说明】一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法。
【背景技术】
[0002]植物纤维可以作为增强纤维用于制备各种纤维增强树脂基复合材料，由于其力学性能相对较差，植物纤维增强复合材料现在主要作为非结构材料应用于汽车工业、建筑装饰等。植物纤维具有生长周期短、环境友好、来源广、密度低、比强度/模量高、价格低廉等优点，如果通过一定的工艺，大幅度提高植物纤维的力学性能及其与树脂基体的粘结性能，从而制备可以作为结构材料的高性能植物纤维复合材料，这样将显著拓宽植物纤维及其复合材料的应用领域，并能够替代合成纤维作为树脂基复合材料的增强材料，对促进材料的可持续发展具有重要意义。
[0003]目前，碱化处理是植物纤维处理的主要方法，目前主要采用将整捆的纤维束直接置于碱溶液池中进行，上述碱处理方法已经在化工、纺织等行业领域有所应用。碱化处理后，纤维的结晶度、取向度和力学性能均发生一定程度的降低，这是由于碱液浸泡过程中，纤维会发生回缩所致。
【发明内容】
[0004]基于上述问题，本发明提出了一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法，该方法对植物纤维束在张力辅助作用下，进行碱化处理，在除去表面果胶、木质素等低分子物质的同时，提高植物纤维束的力学性能与表面粗糙度，改善植物纤维与树脂基体粘结性能。
[0005]本发明所采用的方法如下:一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法，连续的植物纤维束在张力作用下，依次通过氢氧化钠溶液超声处理槽进行碱化处理，清水超声处理槽进行清洗，然后通过烘干箱，最后通过缠绕机收卷；其中，施加的张力大小为植物纤维束拉伸断裂力的30~50%，牵拉速率为0.01-0.55m / s ；
[0006](一 )碱化处理过程:通过质量浓度为1-15%的氢氧化钠溶液超声处理槽，温度20~80°C，浸泡时间为2~5min，超声波功率为200-1500W ；
[0007]( 二 )清洗过程:碱化后的植物纤维束进入清水超声处理槽中清洗，清洗后的植物纤维表面水分成中性，超声波功率为200-1500W ；
[0008](三)烘干收卷:清洗后的纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，100~120°C热风作用下，烘干3~5分钟，植物纤维束含湿量小于50%，最后收卷。
[0009]所述的植 物纤维束为亚麻纤维束、苎麻纤维束、竹纤维、大麻纤维、黄麻纤维、棉纤维、剑麻纤维或蕉麻纤维。
[0010]本发明的有益效果在于:通过本法处理的植物纤维束，表面一定量的低分子量物质被清洗，提高了纤维拉伸性能，同时，植物纤维内部的纤维素晶纤突出，表面粗糙度增加，提高植物纤维束的力学性能与表面粗糙度，改善植物纤维与树脂基体粘结性能，满足制备高性能植物纤维增强树脂基复合材料的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述连续植物纤维束在张力辅助作用下处理示意图。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
[0013]对纤维束辊轴施加摩擦力，使得每束亚麻纤维的脱辊张力达到5N，牵拉速率为
0.15m / s ;
[0014](一 )碱化处理过程:15支亚麻纤维束通过质量浓度为5%的氢氧化钠溶液超声处理槽，温度40°C，浸泡时间为5min，超声波功率为200W ；
[0015](二)清洗过程:碱化后的亚麻纤维束进入清水超声处理槽中清洗，清洗后的亚麻纤维束表面水分成中性，超声波功率为200W ；
[0016](三)烘干收卷:清洗后的亚麻纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，120°C热风作用下，烘干3分钟，亚麻纤维束含湿量小于50%，最后收卷到辊筒上。
[0017]实施例2
[0018]对纤维束辊轴施加摩擦力，使得每束苎麻纤维束的脱辊张力达到4N，牵拉速率为
0.01m / s ；
[0019](一 )碱化处理过程:8支苎麻纤维束通过质量浓度为5%的氢氧化钠溶液超声处理槽，温度80°C，浸泡时间为5min，超声波功率为1500W ；
[0020](二)清洗过程:碱化后的苎麻纤维束进入清水超声处理槽中清洗，清洗后的苎麻纤维束表面水分成中性，超声波功率为1500W ；
[0021](三)烘干收卷:清洗后的苎麻纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，10(TC热风作用下，烘干5分钟，苎麻纤维束含湿量小于50%，最后收卷到辊筒上。
[0022]实施例3
[0023]对纤维束辊轴施加摩擦力，使得每束竹纤维束的脱辊张力达到15N，牵拉速率为
0.55m / s ;
[0024](一)碱化处理过程:24支竹纤维束通过质量浓度为15%的氢氧化钠溶液超声处理槽，温度80°C，浸泡时间为2min，超声波功率为1000W ；
[0025](二)清洗过程:碱化后的竹纤维束进入清水超声处理槽中清洗，清洗后的竹纤维束表面水分成中性，超声波功率为1000W ；
[0026](三)烘干收卷:清洗后的竹纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，100°C热风作用下，烘干5分钟，竹纤维束含湿量小于50%，最后收卷到辊筒上。
【权利要求】
1.一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法，其特征在于:连续的植物纤维束在张力作用下，依次通过氢氧化钠溶液超声处理槽进行碱化处理，清水超声处理槽进行清洗，然后通过烘干箱，最后收卷；其中，施加的张力大小为植物纤维束拉伸断裂力的30 ~50%，牵拉速率为 0.01—0.55m / s ； (一)碱化处理过程:通过质量浓度为1-15%的氢氧化钠溶液超声处理槽，温度20~80°C，浸泡时间为2~5min，超声波功率为200— 1500W ； (二)清洗过程:碱化后的植物纤维束进入清水超声处理槽中清洗，清洗后的植物纤维表面水分成中性，超声波功率为200— 1500W ； (三)烘干收卷:清洗后的纤维束通过高温吹风烘干装置，进行烘干，100~120°C热风作用下，烘干3~5分钟，植物纤维束含湿量小于50%，最后收卷。
2.根据权利要求1所述的一种对连续植物纤维束张力辅助作用下的碱化处理方法，其特征在于:所述的植物纤维束为亚麻纤维束、苎麻纤维束、竹纤维、大麻纤维、黄麻纤维、棉纤维、剑麻纤维或蕉麻 纤维。
【文档编号】C08B1/08GK103936866SQ201410103267
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】咸贵军, 夏媛媛, 李惠 申请人:哈尔滨工业大学