一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法。


背景技术：

2.竹子具有资源丰富，繁殖、再生能力强，生长周期短，材质性能优良等特性，因此竹子的商业和工业价值非常明显。而且竹子还具有良好的加工性能，可以通过机械加工或化学处理等方法生产出不同类型的竹材制品。为缓解日益严重的木材供需矛盾，可以通过以竹代木的方式有效地减少木材消耗量。
3.重组竹是将竹材疏解成相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束，经低温干燥同方向组坯、胶合、热压(或冷压)等多种工艺所制成的具有一定规格的高强度、幅面尺寸大、具有天然竹材纹理结构的方材或板材，作为木材的替代品，具备竹材利用率高、外表美观、成本低廉等特点，但是也存在一定的缺陷，如力学强度差，易受潮霉变等，这一定程度上限制了其应用。


技术实现要素：

4.发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法。
5.所采用的技术方案如下：
6.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
7.s1：将竹片软化后碾压、梳解制成竹纤维束；
8.s2：将竹纤维束用溶液a、溶液b处理后，高温固化，得到增强竹纤维束，所述溶液a包括糠醇树脂、聚丙烯酸、改性纳米微晶纤维素，所述溶液b包括交联剂；
9.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后组坯，最后热压成型即可。
10.本发明的有益效果：
11.本发明提供了一种重组竹材料，对竹材进行三次软化处理，可以对竹材微纤丝的非结晶区内含物得到抽提，表面活性得到表现，相互间产生羟基基团，使得微纤丝趋于有序，竹材结晶度增加；还可使玻璃化转变温度降低，降解木质素，降低杂质含量，相比于传统的强酸、强碱，本发明仍能取得较好的软化效果好，且不会破坏竹材内部结构，糠醇树脂、聚丙烯酸、改性纳米微晶纤维素能在竹材内部发生交联，且能与竹材内部组分发生交联聚合等一系列化学反应，在竹材内部形成互穿的聚合物网络，起到一定的填充作用，使得竹材中的孔隙率降低，并减少了细胞壁上的水分吸着位点，提高了竹材的力学性能和防潮性能，本发明所制备的重组竹材料具有极佳的力学性能，而且由于内部交联度提高，孔隙降低，吸水率也随之降低，尺寸稳定性高，具有一定防潮防霉的效果。
具体实施方式
12.实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
13.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
14.s1：将竹片软化后碾压、梳解制成竹纤维束；
15.s2：将竹纤维束用溶液a、溶液b处理后，高温固化，得到增强竹纤维束，所述溶液a包括糠醇树脂、聚丙烯酸、改性纳米微晶纤维素，所述溶液b包括交联剂；
16.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后组坯，最后热压成型即可。
17.进一步地，s1中竹片经过三次软化处理，每次软化处理后都需水洗至竹片上不残留软化剂，三次软化处理所用软化剂分别为第一软化剂冰醋酸溶液，质量浓度优选为4
‑
8％，进一步优选为5％，第二软化剂碳酸钾溶液，质量浓度优选为3
‑
6％，进一步优选为4％，第三软化剂为mjb
‑
ns软化剂。
18.进一步地，所述第三软化剂还包括三乙醇胺、乙醇、水，第三软化剂中乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的7
‑
10％，三乙醇胺可以提高mjb
‑
ns软化剂的渗透性，用量为mjb
‑
ns软化剂质量的1
‑
5％。
19.第一软化剂处理的时间为10
‑
20h，第二软化剂处理的时间为10
‑
20h，第三软化剂处理的时间为5
‑
10h，软化处理的温度可以是常温，可以加热，软化处理的压力可以是常压，也可以使负压或加压。
20.进一步地，所述改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
21.将戊二醛加入到ph为2
‑
3纳米微晶纤维素的悬浮液中，40
‑
50℃下搅拌反应4
‑
6h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
22.将马来酸酐加入到第一改性物的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，50
‑
60℃下搅拌反应8
‑
10h后，用碱性液体调节体系ph至7
‑
8，减压蒸馏除去溶剂，所得固体用水洗涤后干燥即可。
23.其中的，碱性液体为溶液ph大于9的溶液，可以是氢氧化物的水溶液，也可以使氨水，优选为氢氧化钠溶液，减压蒸馏除去溶剂中的溶剂为异丙醇和/或水。
24.进一步地，所述交联剂为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二乙烯基苯、n
‑
羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的至少一种。
25.进一步地，s2的具体操作如下：
26.将糠醇树脂、聚丙烯酸、改性纳米微晶纤维素加入醇溶液中，获得溶液a；
27.将交联剂加入醇溶液中，获得溶液b；
28.将溶液a升温至60
‑
70℃，对竹纤维束进行浸渍处理，取出后再用溶液b对竹纤维束进行浸渍处理，取出70
‑
80℃下固化2
‑
5h后于40
‑
50℃干燥10
‑
20h。
29.其中的醇溶液为c原子数为1
‑
4的醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等，优选为乙醇，溶液a和/或溶液b浸渍处理时的温度为常温或加热，加热温度不高于醇溶液沸点。
30.进一步地，所述浸渍处理为真空
‑
压力浸渍，溶液a浸渍处理时，真空度为0.01
‑
0.02mpa，浸渍时间为1
‑
2h，加压时压力为1
‑
2mpa，浸渍时间为1
‑
2h；
31.溶液b浸渍处理时，真空度为0.01
‑
0.02mpa，浸渍时间为10
‑
30min，加压时压力为
1
‑
2mpa，浸渍时间为10
‑
30min。
32.进一步地，s3中组坯时，每一坯层之间放置一层用于增强的纤维布，所述纤维布为碳纤维布或玻璃纤维布，具体是按照一层竹纤维束，一层纤维布设置，纤维布向加压方向间隔设置，加压方向即热压成型时的压力方向。
33.进一步地，s3中热压成型温度为130
‑
150℃，压力为5
‑
10mpa，时间为1
‑
2min/mm，热压成型的时间由重组竹材料的厚度决定，厚度越高热压成型的时间随之延长，热压成型的时间为厚度每增加1mm，时间相应延长1
‑
2min。
34.实施例1：
35.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
36.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度5％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度4％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍10h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
37.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的8％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的1％；
38.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
39.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
40.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
41.将溶液a升温至60℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.02mpa，浸渍时间为2h，加压时压力为1.5mpa，浸渍时间为2h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为10min，加压时压力为2mpa，浸渍时间为20min，取出70℃下固化4h后于40℃干燥20h；
42.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
43.将戊二醛加入到ph为3纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，纳米微晶纤维素/水的悬浮液ph用稀盐酸调节，50℃下搅拌反应5h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
44.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，50℃下搅拌反应10h后，用碱性液体调节体系ph至7，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
45.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置一层用于增强的玻璃纤维布，最后于150℃，10mpa下热压成型，热压成型时间为2min/mm。
46.实施例2：
47.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
48.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度6％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度5％)中，常温常压浸渍15h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍10h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
49.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的10％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的2％；
50.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
51.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
52.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
53.将溶液a升温至65℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.015mpa，浸渍时间为2h，加压时压力为2mpa，浸渍时间为1h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为20min，加压时压力为2mpa，浸渍时间为30min，取出80℃下固化4h后于40℃干燥20h；
54.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
55.将戊二醛加入到ph为2纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，50℃下搅拌反应4h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
56.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，50℃下搅拌反应10h后，用碱性液体调节体系ph至8，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
57.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置一层用于增强的玻璃纤维布，最后于150℃，5mpa下热压成型，热压成型时间为1min/mm。
58.实施例3：
59.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
60.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度8％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度6％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍10h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
61.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的10％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的5％；
62.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
63.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
64.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
65.将溶液a升温至70℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.02mpa，浸渍时间为2h，加压时压力为2mpa，浸渍时间为2h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.02mpa，浸渍时间为30min，加压时压力为2mpa，浸渍时间为30min，取出80℃下固化5h后于50℃干燥20h；
66.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
67.将戊二醛加入到ph为3纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，50℃下搅拌反应6h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
68.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，60℃下搅拌反应10h后，用碱性液体调节体系ph至8，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
69.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置
一层用于增强的玻璃纤维布，最后于150℃，10mpa下热压成型，热压成型时间为2min/mm。
70.实施例4：
71.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
72.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度4％)中，常温常压浸渍10h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度3％)中，常温常压浸渍10h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍5h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
73.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的7％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的1％；
74.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
75.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
76.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
77.将溶液a升温至60℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为1h，加压时压力为1mpa，浸渍时间为1h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为10min，加压时压力为1mpa，浸渍时间为10min，取出70℃下固化2h后于40℃干燥10h；
78.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
79.将戊二醛加入到ph为2纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，40℃下搅拌反应4h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
80.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，50℃下搅拌反应8h后，用碱性液体调节体系ph至7，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
81.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置一层用于增强的玻璃纤维布，最后于130℃，5mpa下热压成型，热压成型时间为2min/mm。
82.实施例5：
83.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
84.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度4％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度3％)中，常温常压浸渍20h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍5h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
85.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的10％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的1％；
86.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
87.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
88.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
89.将溶液a升温至70℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为2h，加压时压力为1mpa，浸渍时间为2h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对
竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.01mpa，浸渍时间为30min，加压时压力为1mpa，浸渍时间为30min，取出70℃下固化5h后于40℃干燥20h；
90.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
91.将戊二醛加入到ph为2纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，50℃下搅拌反应4h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
92.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，60℃下搅拌反应8h后，用碱性液体调节体系ph至8，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
93.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置一层用于增强的玻璃纤维布，最后于130℃，10mpa下热压成型，热压成型时间为2min/mm。
94.实施例6：
95.一种建筑家装用高强度重组竹材料的制备方法，包括以下步骤：
96.s1：将100质量份的竹片加入800质量份的冰醋酸溶液(质量浓度8％)中，常温常压浸渍10h，取出水洗至中性后再加入800质量份的碳酸钾溶液溶液(质量浓度6％)中，常温常压浸渍10h，取出水洗至中性后再加入800质量份的第三软化剂中，常温常压浸渍10h，第三软化剂由mjb
‑
ns软化剂、三乙醇胺、乙醇、水组成；
97.其中，乙醇、水的质量比为1：3，mjb
‑
ns软化剂用量为乙醇、水总质量的7％，三乙醇胺用量为mjb
‑
ns软化剂质量的5％；
98.取出水洗后碾压、梳解制成竹纤维束；
99.s2：将200质量份糠醇树脂、150质量份聚丙烯酸、50质量份改性纳米微晶纤维素加入1000质量份的乙醇中，获得溶液a；
100.将50质量份交联剂n
‑
羟甲基丙烯酰胺加入1000质量份乙醇中，获得溶液b；
101.将溶液a升温至60℃，对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.02mpa，浸渍时间为1h，加压时压力为2mpa，浸渍时间为1h，取出擦去表面残留溶液a后，再用溶液b对竹纤维束进行真空
‑
压力浸渍处理，真空度为0.02mpa，浸渍时间为10min，加压时压力为2mpa，浸渍时间为10min，取出80℃下固化2h后于50℃干燥10h；
102.其中，改性纳米微晶纤维素的制备方法如下：
103.将戊二醛加入到ph为3纳米微晶纤维素/水的悬浮液中，40℃下搅拌反应6h后，固液分离，所得固体干燥，得到第一改性物；
104.将马来酸酐加入到第一改性物/水的悬浮液中，再加入硫酸和异丙醇，50℃下搅拌反应10h后，用碱性液体调节体系ph至7，减压蒸馏除去异丙醇和水，所得固体用水洗涤后干燥即可；
105.s3：将增强竹纤维束于酚醛树脂中浸渍，取出干燥后纵向组坯，每一坯层之间放置一层用于增强的玻璃纤维布，最后于150℃，5mpa下热压成型，热压成型时间为2min/mm。
106.对比例1：
107.对比例1与实施例1基本相同，区别在于，不经过软化处理。
108.对比例2：
109.对比例2与实施例1基本相同，区别在于，不经过溶液a、溶液b处理。
110.对比例3：
111.对比例3与实施例1基本相同，区别在于，溶液a中不含改性纳米微晶纤维素。
112.对比例4：
113.对比例4与实施例1基本相同，区别在于，将溶液a中的纳米微晶纤维素不经过改性处理。
114.性能测试：
115.①
参照gb/t17657
‑
2013、gb/t1041
‑
2008、gb/t9341
‑
2008、gb/t1843
‑
2008测试本发明实施例1
‑
6、对比例1
‑
4所制备重组竹材料的各项力学性能。
116.测试结果如下表1所示：
117.表1：
[0118][0119]
②
参照iso
‑
15148
‑
2002进行吸水测试：
[0120]
在长方形水槽中加入2mm深的水，放入不锈钢网，将本发明实施例1
‑
6、对比例1
‑
4所制备重组竹材料的待测试面与不锈钢网接触，使之能顺利吸水，分别在第1、5、10、15天时取出吸干表面水分后称重，计算面吸水率。
[0121]
其中，单位面积吸水量按下式计算：
[0122]
w＝(m1‑
m0)/a
[0123]
式中：w
‑
单位面积吸水量，g/m2；m1‑
吸水开始后试样重量，g；m0‑
吸水开始前试样重量，g；a
‑
试样吸水横截面面积，m2。
[0124]
测试结果如下表2所示：
[0125]
表2：
[0126] 第1天第5天第10天第15天实施例100.030.170.46实施例200.050.180.55实施例300.030.180.50实施例400.040.200.58实施例500.060.180.49实施例600.040.210.62对比例10.050.440.901.23对比例20.090.521.151.37对比例300.100.240.66对比例400.080.220.68
[0127]
由上表1和表2可知，本发明所制备的重组竹材料具有极佳的力学性能，而且由于内部交联度提高，孔隙降低，吸水率也随之降低，尺寸稳定性高，具有一定防潮防霉的效果。
[0128]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。