一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法，本方法將連續(xù)植物纖維束在張力輔助作用下經(jīng)過如下三個處理過程：一)堿化處理過程：在張力作用下，植物纖維束通過氫氧化鈉堿溶液超聲槽；二)清洗過程：堿化后的植物纖維束進入自來水超聲槽中清洗；三)烘干收卷：清洗后的纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，并收卷。在上述的堿化處理過程中，植物纖維束在超聲波與堿溶液共同作用下，植物纖維表面的一些低分子量半纖維素及木質(zhì)素等被清洗掉，降低了纖維表面缺陷，提高了纖維束的力學性能；同時，處理后植物纖維表面的纖維素微纖暴露，表面粗糙度提高，可以提高植物纖維與樹脂的界面粘結(jié)性能。
【專利說明】一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法。
【背景技術】
[0002]植物纖維可以作為增強纖維用于制備各種纖維增強樹脂基復合材料，由于其力學性能相對較差，植物纖維增強復合材料現(xiàn)在主要作為非結(jié)構(gòu)材料應用于汽車工業(yè)、建筑裝飾等。植物纖維具有生長周期短、環(huán)境友好、來源廣、密度低、比強度/模量高、價格低廉等優(yōu)點，如果通過一定的工藝，大幅度提高植物纖維的力學性能及其與樹脂基體的粘結(jié)性能，從而制備可以作為結(jié)構(gòu)材料的高性能植物纖維復合材料，這樣將顯著拓寬植物纖維及其復合材料的應用領域，并能夠替代合成纖維作為樹脂基復合材料的增強材料，對促進材料的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003]目前，堿化處理是植物纖維處理的主要方法，目前主要采用將整捆的纖維束直接置于堿溶液池中進行，上述堿處理方法已經(jīng)在化工、紡織等行業(yè)領域有所應用。堿化處理后，纖維的結(jié)晶度、取向度和力學性能均發(fā)生一定程度的降低，這是由于堿液浸泡過程中，纖維會發(fā)生回縮所致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明提出了一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法，該方法對植物纖維束在張力輔助作用下，進行堿化處理，在除去表面果膠、木質(zhì)素等低分子物質(zhì)的同時，提高植物纖維束的力學性能與表面粗糙度，改善植物纖維與樹脂基體粘結(jié)性能。
[0005]本發(fā)明所采用的方法如下:一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法，連續(xù)的植物纖維束在張力作用下，依次通過氫氧化鈉溶液超聲處理槽進行堿化處理，清水超聲處理槽進行清洗，然后通過烘干箱，最后通過纏繞機收卷；其中，施加的張力大小為植物纖維束拉伸斷裂力的30~50%，牽拉速率為0.01-0.55m / s ；
[0006](一 )堿化處理過程:通過質(zhì)量濃度為1-15%的氫氧化鈉溶液超聲處理槽，溫度20~80°C，浸泡時間為2~5min，超聲波功率為200-1500W ；
[0007]( 二 )清洗過程:堿化后的植物纖維束進入清水超聲處理槽中清洗，清洗后的植物纖維表面水分成中性，超聲波功率為200-1500W ；
[0008](三)烘干收卷:清洗后的纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，100~120°C熱風作用下，烘干3~5分鐘，植物纖維束含濕量小于50%，最后收卷。
[0009]所述的植 物纖維束為亞麻纖維束、苧麻纖維束、竹纖維、大麻纖維、黃麻纖維、棉纖維、劍麻纖維或蕉麻纖維。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:通過本法處理的植物纖維束，表面一定量的低分子量物質(zhì)被清洗，提高了纖維拉伸性能，同時，植物纖維內(nèi)部的纖維素晶纖突出，表面粗糙度增加，提高植物纖維束的力學性能與表面粗糙度，改善植物纖維與樹脂基體粘結(jié)性能，滿足制備高性能植物纖維增強樹脂基復合材料的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述連續(xù)植物纖維束在張力輔助作用下處理示意圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
[0013]對纖維束輥軸施加摩擦力，使得每束亞麻纖維的脫輥張力達到5N，牽拉速率為
0.15m / s ;
[0014](一 )堿化處理過程:15支亞麻纖維束通過質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液超聲處理槽，溫度40°C，浸泡時間為5min，超聲波功率為200W ；
[0015](二)清洗過程:堿化后的亞麻纖維束進入清水超聲處理槽中清洗，清洗后的亞麻纖維束表面水分成中性，超聲波功率為200W ；
[0016](三)烘干收卷:清洗后的亞麻纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，120°C熱風作用下，烘干3分鐘，亞麻纖維束含濕量小于50%，最后收卷到輥筒上。
[0017]實施例2
[0018]對纖維束輥軸施加摩擦力，使得每束苧麻纖維束的脫輥張力達到4N，牽拉速率為
0.01m / s ；
[0019](一 )堿化處理過程:8支苧麻纖維束通過質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液超聲處理槽，溫度80°C，浸泡時間為5min，超聲波功率為1500W ；
[0020](二)清洗過程:堿化后的苧麻纖維束進入清水超聲處理槽中清洗，清洗后的苧麻纖維束表面水分成中性，超聲波功率為1500W ；
[0021](三)烘干收卷:清洗后的苧麻纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，10(TC熱風作用下，烘干5分鐘，苧麻纖維束含濕量小于50%，最后收卷到輥筒上。
[0022]實施例3
[0023]對纖維束輥軸施加摩擦力，使得每束竹纖維束的脫輥張力達到15N，牽拉速率為
0.55m / s ;
[0024](一)堿化處理過程:24支竹纖維束通過質(zhì)量濃度為15%的氫氧化鈉溶液超聲處理槽，溫度80°C，浸泡時間為2min，超聲波功率為1000W ；
[0025](二)清洗過程:堿化后的竹纖維束進入清水超聲處理槽中清洗，清洗后的竹纖維束表面水分成中性，超聲波功率為1000W ；
[0026](三)烘干收卷:清洗后的竹纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，100°C熱風作用下，烘干5分鐘，竹纖維束含濕量小于50%，最后收卷到輥筒上。
【權(quán)利要求】
1.一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法，其特征在于:連續(xù)的植物纖維束在張力作用下，依次通過氫氧化鈉溶液超聲處理槽進行堿化處理，清水超聲處理槽進行清洗，然后通過烘干箱，最后收卷；其中，施加的張力大小為植物纖維束拉伸斷裂力的30 ~50%，牽拉速率為 0.01—0.55m / s ； (一)堿化處理過程:通過質(zhì)量濃度為1-15%的氫氧化鈉溶液超聲處理槽，溫度20~80°C，浸泡時間為2~5min，超聲波功率為200— 1500W ； (二)清洗過程:堿化后的植物纖維束進入清水超聲處理槽中清洗，清洗后的植物纖維表面水分成中性，超聲波功率為200— 1500W ； (三)烘干收卷:清洗后的纖維束通過高溫吹風烘干裝置，進行烘干，100~120°C熱風作用下，烘干3~5分鐘，植物纖維束含濕量小于50%，最后收卷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對連續(xù)植物纖維束張力輔助作用下的堿化處理方法，其特征在于:所述的植物纖維束為亞麻纖維束、苧麻纖維束、竹纖維、大麻纖維、黃麻纖維、棉纖維、劍麻纖維或蕉麻 纖維。
【文檔編號】C08B1/08GK103936866SQ201410103267
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】咸貴軍, 夏媛媛, 李惠 申請人:哈爾濱工業(yè)大學