一種低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及竹纖維領(lǐng)域，具體地說，是一種低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維的制備方法， 提高竹纖維各組分交聯(lián)度從而降低其高溫分解揮發(fā)性有機(jī)物釋放的低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹 纖維。
【背景技術(shù)】
[0002] 自然界中的植物原料是資源最豐富的可再生資源。天然植物纖維是由植物原料提 取得到的纖維。天然植物纖維在自然界中的總量多達(dá)26. 5X10~10t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地球上現(xiàn) 有的石油總儲量。因此，天然植物纖維作為取代化石能源衍生產(chǎn)物的綠色材料之一，得到社 會和研究者越來越多的重視。而竹子作為一種在我國有廣泛的分布的天然纖維來源，迅速 進(jìn)入人們的視野，竹纖維也受到人們越來越多的關(guān)注。
[0003] 但在實(shí)際的應(yīng)用中，竹纖維產(chǎn)品的有機(jī)揮發(fā)物，尤其是乙醛超標(biāo)嚴(yán)重制約了其在 家裝材料、汽車內(nèi)飾材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。竹纖維成分中，除了有耐熱性能穩(wěn)定的纖維素成分 外，還包含在較低溫度下開始分解的半纖維素以及果膠等成分，而這些成分也正是竹纖維 在受熱加工過程中揮發(fā)出醛類物質(zhì)的主要原因。
[0004] CN103774243通過機(jī)械碾壓揉搓的方法去除天然纖維中的果膠及半纖維素成分以 降低其在熱成型過程中的醛類揮發(fā)，但在機(jī)械碾壓揉搓的過程中，往往造成天然纖維的嚴(yán) 重?fù)p傷，使得其力學(xué)性能大大降低。CN104690979及CN103774344A則通過納米粘土吸附天 然纖維受熱產(chǎn)生的醛類以及苯類物質(zhì)，以制備低有機(jī)揮發(fā)物釋放的天然纖維復(fù)合材料；但 納米粘土的吸附屬于物理吸附，因此存在吸附極限，在天然纖維使用量較高的領(lǐng)域，往往需 要添加大量納米粘土以達(dá)到低有機(jī)揮發(fā)物釋放的要求，而大量添加納米粘土則會帶來諸如 納米粒子分散困難等新的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)所作出的改進(jìn)，提供一種通過封閉型異氰酸酯提高竹纖 維中各組分交聯(lián)度從而提高竹纖維各組分分解溫度的方法，使其分解溫度高于加工溫度， 從而達(dá)到降低有機(jī)揮發(fā)物釋放的目的，既在竹纖維中保留了可提高竹纖維力學(xué)性能的木質(zhì) 素、半纖維素組分，同時(shí)也避免使用可能帶來分散問題的納米粘土，可謂從根本上改善了竹 纖維的V0C釋放。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維的制備方法，制備方法依次包括以下步驟：
[0008] 1)、將竹纖維在水中漂洗，而干燥至恒重，干燥溫度為60°C _110°C，因?yàn)楦稍锸且?個(gè)較長期的過程，因此溫度不宜過高，限定溫度可節(jié)約能耗，只要對竹纖維進(jìn)行有效干燥即 可；
[0009] 2)、將表面活性劑加入水中，配置成濃度為5g/L_50g/L的水溶液，持續(xù)攪拌至表 面活性劑完全溶解，表面活性劑主要用于將封閉型異氰酸酯分散于水中，形成穩(wěn)定的乳液， 但添加量不宜過低過高，添加量過低則無法有限分散封閉型異氰酸酯，添加量過高一方面 造成浪費(fèi)，一方面則會在竹纖維表面造成大量表面活性劑殘留，影響其熱穩(wěn)定性；
[0010] 3)、持續(xù)攪拌下，向步驟2)所得溶液中加入封閉型異氰酸酯，封閉型異氰酸酯加 入量為步驟2)所述水溶液質(zhì)量的2 % -8 %，在800-1200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢杷俣认聰嚢?0分鐘-30 分鐘，得到乳狀液，記為改性劑，此處限定封閉型異氰酸酯用量是因?yàn)椋粲昧窟^低，則無法 在竹纖維表面吸附足夠的封閉型異氰酸酯，若含量過高，則在浸泡、干燥及熱處理后，會造 成纖維之間的粘連；限定攪拌時(shí)間是因?yàn)?，若攪拌時(shí)間過短則無法形成穩(wěn)定的乳液，攪拌時(shí) 間過長也沒有十分的必要，因此2% -8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的封閉型異氰酸酯與10分鐘-30分鐘的 攪拌時(shí)間是最適宜本發(fā)明技術(shù)方案的數(shù)據(jù)范圍；
[0011] 4)、將竹纖維浸入步驟3)所得改性劑，并持續(xù)浸泡5~30分鐘，而后過篩將竹纖 維濾出，并將濾出的竹纖維在60°C -80°C下烘至恒重；限定時(shí)間是因?yàn)?，若時(shí)間過短則竹纖 維表面吸附異氰酸酯的量不夠，若時(shí)間過長則浪費(fèi)時(shí)間資源，沒有十分的必要；
[0012] 5)、將步驟4)所得竹纖維于120°C _180°C溫度下進(jìn)行30分鐘-2小時(shí)的熱處理， 即可得到低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維。限定反應(yīng)溫度是因?yàn)榉忾]型異氰酸酯封閉劑的解離需 要一定的溫度，過低則無法解離產(chǎn)生異氰酸酯基團(tuán)，過高則會對竹纖維性能造成影響。
[0013] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟2)中，表面活性劑為十二烷基苯硫酸鈉、 十二烷基硫酸鈉、0P-10、吐溫20中的任意一種或任意兩種的混合物。
[0014] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟3)中，封閉型異氰酸酯為采用亞硫酸氫 鈉、甲乙酮肟、乙酰丙酮、ε-己內(nèi)酰胺中的任意一種作為封閉劑所得的封閉型六亞甲基二 異氰酸酯（HDI)或甲苯二異氰酸酯（TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)，在初期60°C的 干燥過程中，異氰酸酯不與水分子進(jìn)行反應(yīng)，因?yàn)榕c水分子反應(yīng)會消耗大量異氰酸酯影響 改善效果，而在干燥過程完成后，再進(jìn)一步升溫，使得異氰酸酯得以順利與竹纖維中的含羥 基組分反應(yīng)，形成大量的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高組分熱穩(wěn)定性，降低竹纖維熱處理過程中V0C的釋 放，所以技術(shù)手段的選擇和各個(gè)技術(shù)手段之間的順序安排也是至關(guān)重要的。
[0015] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的封閉型異氰酸酯為甲乙酮肟封閉端基的六亞甲 基二異氰酸酯。
[0016] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟3)中，優(yōu)選封閉型異氰酸酯加入量為步驟 2)所述水溶液質(zhì)量的4% -6%。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 以交聯(lián)劑提高竹纖維中各組分交聯(lián)度從而提高竹纖維各組分分解溫度的方法，使 其分解溫度高于加工溫度，從而達(dá)到降低有機(jī)揮發(fā)物釋放的目的，既在竹纖維中保留了可 提高竹纖維力學(xué)性能的木質(zhì)素組分，同時(shí)也避免使用可能帶來分散問題的納米粘土，可謂 從根本上改善了竹纖維的V0C釋放。同時(shí)，本發(fā)明采用的水性體系也避免了使用有機(jī)溶劑 帶來的二次污染問題。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明公開了一種低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維的制備方法，竹纖維在浸泡封閉型異 氰酸酯乳液并過篩濾出多余液體之后，乳液中分散的封閉型異氰酸酯會吸附于竹纖維表 面，同時(shí)，由于此后的干燥溫度較低即60°C，因此在此干燥過程中，封閉型異氰酸酯并不會 與竹纖維中含羥基的組分進(jìn)行反應(yīng)。而在后續(xù)較高溫度（120°C-18(TC)的熱處理過程中， 封閉劑會因高溫從異氰酸酯端基解離，從而釋放異氰酸酯基團(tuán)，而異氰酸酯基團(tuán)便可與竹 纖維中的含羥基組分進(jìn)行反應(yīng)。由于采用了封閉型異氰酸酯，可保證在初期60°C的干燥 過程中，異氰酸酯不與水分子進(jìn)行反應(yīng)，因?yàn)榕c水分子反應(yīng)會消耗大量異氰酸酯影響改善 效果，而在干燥過程完成后，再進(jìn)一步升溫，使得異氰酸酯中的NCO基團(tuán)可與竹纖維中的含 羥基組分進(jìn)行反應(yīng)，故而可在與含羥基組分反應(yīng)之后形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)或形成分子量較高的組 分，從而提高其熱穩(wěn)定性，降低竹纖維在熱處理過程中VOC的釋放。
[0020] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明：
[0021] 實(shí)施例1
[0022] -種低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維的制備方法，依次包括以下步驟：
[0023] 1)、將竹纖維在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥溫度為60°C ;
[0024] 2)、將十二烷基硫酸鈉加入水中，配置成濃度為15g/L的水溶液，持續(xù)攪拌至十二 烷基硫酸納完全溶解；
[0025] 3)、持續(xù)攪拌下，向步驟2)所得溶液中加入甲乙酮肟封閉端基的六亞甲基二異氰 酸酯，甲乙酮肟封閉端基的六亞甲基二異氰酸酯添加量為水溶液質(zhì)量的5%，在1000轉(zhuǎn)/分 攪拌速度下攪拌30分鐘，得到乳狀液，記為改性劑；
[0026] 4)、將竹纖維浸入步驟3)所得改性劑，并持續(xù)浸泡30分鐘，而后過篩將竹纖維濾 出，并將濾出的竹纖維在60°C烘至恒重；
[0027] 5)、將步驟4)所得竹纖維于160°C溫度下進(jìn)行30分鐘的熱處理，即可得到低有機(jī) 揮發(fā)物釋放竹纖維。
[0028] 取100g實(shí)施例1中得到的低有機(jī)揮發(fā)物釋放竹纖維于210°C烘箱中處理15分鐘， 而后將其置于23±2°C，50±5% RH環(huán)境中24h。將樣品放入10L采樣袋中，充入5L高純氮 氣，60°C于V0C采樣倉中加熱2h±2min。樣品加熱后，以500ml/min用DNPH管采集醛酮類 物質(zhì)。DNPH管用5ml乙腈洗脫后，用高效液相色譜儀分析醛酮類物質(zhì)含量。