一种高强度竹纤维复合材料板及其制备工艺

本发明属于竹材加工，具体涉及一种高强度竹纤维复合材料板及其制备工艺。背景技术：1、继木材工程加工技术逐渐成熟，工程应用逐渐推广后，竹材作为一种古老而又新型的建筑材料走进大家的视野。中国具有丰富的竹资源，且竹材生长速度快，力学性能优越，可以作为绿色建筑材料进行大力研究和推广。2、竹纤维具有较高的强度和弹性模量，其制备的板材与现有竹材板材相比具有更优异的力学性能。随着土木行业的发展对于结构构件的力学性能有更高的要求，同时制备工艺又不能过于复杂，于是探索高强度竹纤维板的制备工艺对与制备高强度竹纤维复合材料板材有重要意义。目前主要的竹材制品如重组竹材，其中还包含大量的竹材基体，如木质素，这些材料会影响板材成型后的力学性能，得到的竹纤维板材的性能还不能满足实际应用需求，而采用化学方法虽然可以提取高强竹纤维，但是由于大量使用化学试剂，会带来一定的环境污染，此外这种方法下高强竹纤维的提取大都忽略了竹节的存在，局限于实验室制造小尺寸样件，很难用于工业化生产。技术实现思路1、本发明提供一种高强度竹纤维复合材料板及其制备工艺，以解决现有技术存在的问题，且制造的强度竹纤维复合材料板周期短，强度高，物理性能优良，同时工艺流程更为简化。2、为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：3、一种高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，包括以下步骤：4、步骤一：制备竹纤维；5、步骤二：将竹纤维绑扎成一捆捆竹纤维束，将竹纤维束编织成竹帘；6、步骤三：采用真空导流的方法，使编织好的竹纤维充分浸润环氧树脂；7、步骤四：将浸润后的竹纤维热压成型，得到高强度竹纤维复合材料板。8、以上所述步骤中，步骤一采用蒸汽爆破的方法制备竹纤维，具体提取工艺如下：优选竹材定长与挑选，然后保持温度175℃、压力0.7-0.8mpa、持续60分钟加压加热，之后5分钟内释放蒸汽，加压加热与蒸汽释放过程将重复数次，以确保完全破坏细胞壁，之后清除分离的木质素细胞壁，最后在干燥炉中对竹纤维进行烘干处理，温度105℃保持24小时；由于热处理温度对纤维力学性能影响较大，以上流程中的工艺参数将根据实际试验情况进行调整优选，清除木质素采用橡胶锤敲击加滚碾碾压。9、所述真空导流的方法具体为：首先清洁玻璃钢模具表面并打好脱模剂，将编制好的竹纤维铺设在模具内，使用塑料薄膜覆盖整个模具和纤维层，然后沿着边缘用密封胶带密封从而形成一个真空袋，通过连接到真空泵上的管道抽出袋子里面的气体，创建负压环境，在负压作用下打开树脂容器让树脂流入，并由此推动使其穿过整个干燥的纤维层进行浸湿处理。10、所述热压成型采用50℃四个小时加70℃六个小时或者25℃二十四个小时加70℃六个小时，控制制备流程的快慢以满足实际的不同制备条件。11、制备得到的竹纤维复合材料板材为单向板。12、有益效果：本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料板及其制备方法，与现有技术相比，本发明具有如下优势：13、竹纤维提取采用蒸汽爆破和机械振动的方法，这种方法可以得到较为完整的竹纤维束，同时提取过程绿色环保；14、制备的竹纤维复合材料板材为单向板，将竹纤维绑扎成竹纤维束然后编织为竹帘，可以有效地对竹纤维进行导向进而提高竹纤维在板材中发挥的效用，采用真空导流工艺使竹纤维能够更充分浸润环氧树脂；后续需要结合热压机热压成型(需要13mpa的压强)才能得到本发明的单向高强度竹纤维复合材料板材，本发明的竹纤维板材在单向的力学性能有明显的提升，同时试验过程中表现出良好的延性；15、本发明材料成本低，绿色环保，可持续；16、本发明得到的竹纤维复合材料板材具有优异的物理力学性能，同时拥有较大的延性；17、本发明的过程较为简便，有利于规模化。技术特征：1.一种高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，采用蒸汽爆破的方法制备竹纤维。3.根据权利要求2所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，蒸汽爆破的方法制备竹纤维具体包括以下步骤：优选竹材定长与挑选，然后保持温度175℃、压力0.7-0.8mpa、持续60分钟加压加热，之后5分钟内释放蒸汽，加压加热与蒸汽释放过程重复数次，以确保完全破坏细胞壁，之后清除分离的木质素细胞壁，最后在干燥炉中对竹纤维进行烘干处理，温度105℃保持24小时。4.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，所述真空导流的方法具体为：首先清洁玻璃钢模具表面并打好脱模剂，将编制好的竹纤维铺设在模具内，使用塑料薄膜覆盖整个模具和纤维层，然后沿着边缘用密封胶带密封从而形成一个真空袋，通过连接到真空泵上的管道抽出袋子里面的气体，创建负压环境，在负压作用下打开树脂容器让树脂流入，并由此推动使其穿过整个干燥的纤维层进行浸湿处理。5.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，所述热压成形具体为：竹纤维在模具中浸润树脂后，将模具置于平板硫化机上，设置好压力、温度和时间，最后热压成型制备出竹纤维复合材料板。6.根据权利要求1或5所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，所述热压成型采用50℃四个小时加70℃六个小时或者25℃二十四个小时加70℃六个小时。7.根据权利要求1或5所述的高强度竹纤维复合材料板的制备工艺，其特征在于，所述热压成型压力为13mpa。8.权利要求1-7任一项所述方法制备的高强度竹纤维复合材料板，其特征在于，制备得到的竹纤维复合材料板材为单向板。技术总结本发明公开了一种高强竹纤维复合材料板及其制备工艺，属于竹材加工技术领域，本发明的竹纤维板材制备的工艺包括竹纤维制备、编织定型、真空导流以及热压成型，竹纤维的制备采用的为机械方法中的蒸汽爆破法编织定型对竹纤维进行导向可以提高一致性，充分发挥竹纤维的承载能力，真空导流可以使编织定型的竹纤维完全浸润环氧树脂，通过热压成型可以使板材有十分优异的整体性，进一步提高板材的承载力，最后得到单向高强竹纤维板材。该制备工艺不仅较为绿色环保，同时使竹纤维板材能够广泛用于各类装配式建筑的墙板、楼板及屋面板等场合并将其推广至扩展到国防领域。技术研发人员：邱振宇,范华林,汪晖受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15