本發(fā)明公開了一種高韌性塑料直尺的制備方法，屬于學習用品制備領域。
背景技術：
直尺，用來測量長度，廣泛應用于數學、測量、工程等學科。直尺是具有精確直線棱邊的尺形量規(guī)，直尺也有人稱之為間尺，是一種非常常用的計量長度儀器，這種文具即為普遍。目前，使用較多的直尺按照材質分主要有：1.不銹鋼等合金直尺，這種直尺使用壽命長，但是彎曲形變后很難復原，且生產成本相比于其他材質而言相對較高，磨損后精確度下降，且不可修復；2.木質直尺，木質直尺質輕，攜帶方便，但是受用壽命有限，遇水后容易開裂，且柔韌性差，易折斷；3.塑料直尺，塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，受力能發(fā)生一定程度的形變，常用塑料直尺有硬塑料和軟塑料之分，軟塑料的彈性模量接近橡膠，硬塑料接近纖維，軟塑料硬度低，受力易發(fā)生形變，使用范圍有限，而硬塑料具有一定的硬度，且制備過程簡單，材料廉價易得，可塑性強，目前作為學習用品中的直尺材質得到廣泛使用，但塑料易老化發(fā)黃，若使用頻率過高，其刻度等易磨損，韌性較差，容易折斷，邊角也容易受應力而缺角，影響使用，且廢棄后易對環(huán)境造成二次污染。
技術實現要素：
針對傳統(tǒng)塑料直尺在制備和使用過程中出現的，韌性差，性脆，耐沖擊強度低，易出現應力斷裂，使用壽命較短的問題，提供了一種高韌性塑料直尺的制備方法，本發(fā)明首先將竹子片成竹篾，再將竹篾用沼氣液浸泡，利用沼氣液中微生物產生的酶活化竹纖維，再經陽光暴曬老化，使纖維間結合力進一步下降，再用NaOH溶液在高溫下與竹篾混合，促進微纖維絲層滑動和溶脹，再利用液氮處理，使纖維細胞中形成冰晶，再經石磨研磨，使細胞壁中的冰晶受到壓力作用而破裂，使纖維分離成微納米級纖維晶須，與在電場條件下聚合得到的異形聚乙烯粉末按比例混合，經注塑成型，打磨后印刷刻度得到高韌性塑料直尺。本發(fā)明所得直尺得益于竹纖維的高韌性，耐沖擊強度高，不易折斷，使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺大大提高，可大規(guī)模推廣使用。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
（1）取4～6根直徑為3～5cm，長度為1.2～1.5m的竹子，經人工片成竹篾，收集竹篾，用沼氣液浸泡24～36h后，取出竹篾，用去離子水洗滌3～5次，隨后將竹篾均勻平鋪于陽光下，暴曬7～10天；
（2）待暴曬結束，將竹篾用鍘刀切成長為3～5cm短竹篾，隨后將其倒入盛有1～2L質量濃度為6～8%氫氧化鈉溶液的燒杯中，隨后將燒杯轉入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為160～180℃，轉速為600～800r/min條件下，恒溫攪拌反應30～45min，過濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾渣直至洗滌水成中性為止；
（3）將上述所得濾渣用液氮冷卻40～60s，隨后迅速平鋪于石磨磨盤表面，研磨10～15min，研磨后過400～600目篩，得微納米竹粉，備用；
（4）在盛有300～400mL去離子水的石英反應釜中，加入4～6g十二烷基苯磺酸鈉，啟動反應釜攪拌器，以300～500r/min轉速攪拌混合10～20min后，開啟反應釜加熱器，加熱升溫至70～80℃，隨后在反應釜乳液中插入銅電極，再將銅電極與耐壓測試儀連通，設定直流電壓為220～380V，在恒溫恒電壓攪拌狀態(tài)下，依次加入0.4～0.6g過硫酸鉀，80～100mL苯乙烯，反應4～6h，將所得物料轉入烘箱中，于80～90℃條件下干燥6～8h，再用研缽研磨成粉，得異形聚苯乙烯粉末；
（5）按重量份數計，依次稱取35～40份步驟（3）備用微納米竹粉，60～80份上述所得異形聚苯乙烯粉末，加入混料機中，以600～800r/min轉速攪拌混合30～45min，將所得混合物料加入螺桿式注塑機中，加熱使混合物料熔融，再通過螺桿將熔融物料注入直尺模具型腔，經定型冷卻后，人工打磨去除毛邊，再將打磨后的直尺坯經絲網印刷刻度，即得高韌性塑料直尺。
本發(fā)明的物理性質：本發(fā)明所得高韌性塑料直尺的密度為1.05～1.08g/cm3，拉伸強度為49.6～50.6MPa，彎曲強度為96.2～97.6MPa，斷裂伸長率為1.6～2.0%，維卡軟化點為230～240°F，使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺可提高12～24個月。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明所得高韌性塑料直尺韌性高，不易折斷，的使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺大大提高，可減少廢棄后對環(huán)境產生的白色污染問題；
（2）本發(fā)明采用改性竹纖維為增韌纖維，原料廉價易得，可塑性強，制備工藝簡單，所得塑料直尺可作為學習用品中廣泛使用。
具體實施方式
取4～6根直徑為3～5cm，長度為1.2～1.5m的竹子，經人工片成竹篾，收集竹篾，用沼氣液浸泡24～36h后，取出竹篾，用去離子水洗滌3～5次，隨后將竹篾均勻平鋪于陽光下，暴曬7～10天；待暴曬結束，將竹篾用鍘刀切成長為3～5cm短竹篾，隨后將其倒入盛有1～2L質量濃度為6～8%氫氧化鈉溶液的燒杯中，隨后將燒杯轉入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為160～180℃，轉速為600～800r/min條件下，恒溫攪拌反應30～45min，過濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾渣直至洗滌水成中性為止；將上述所得濾渣用液氮冷卻40～60s，隨后迅速平鋪于石磨磨盤表面，研磨10～15min，研磨后過400～600目篩，得微納米竹粉，備用；在盛有300～400mL去離子水的石英反應釜中，加入4～6g十二烷基苯磺酸鈉，啟動反應釜攪拌器，以300～500r/min轉速攪拌混合10～20min后，開啟反應釜加熱器，加熱升溫至70～80℃，隨后在反應釜乳液中插入銅電極，再將銅電極與耐壓測試儀連通，設定直流電壓為220～380V，在恒溫恒電壓攪拌狀態(tài)下，依次加入0.4～0.6g過硫酸鉀，80～100mL苯乙烯，反應4～6h，將所得物料轉入烘箱中，于80～90℃條件下干燥6～8h，再用研缽研磨成粉，得異形聚苯乙烯粉末；按重量份數計，依次稱取35～40份備用微納米竹粉，60～80份上述所得異形聚苯乙烯粉末，加入混料機中，以600～800r/min轉速攪拌混合30～45min，將所得混合物料加入螺桿式注塑機中，加熱使混合物料熔融，再通過螺桿將熔融物料注入直尺模具型腔，經定型冷卻后，人工打磨去除毛邊，再將打磨后的直尺坯經絲網印刷刻度，即得高韌性塑料直尺。
實例1
取4根直徑為3cm，長度為1.2m的竹子，經人工片成竹篾，收集竹篾，用沼氣液浸泡24h后，取出竹篾，用去離子水洗滌3次，隨后將竹篾均勻平鋪于陽光下，暴曬7天；待暴曬結束，將竹篾用鍘刀切成長為3cm短竹篾，隨后將其倒入盛有1L質量濃度為6%氫氧化鈉溶液的燒杯中，隨后將燒杯轉入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為160℃，轉速為600r/min條件下，恒溫攪拌反應30min，過濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾渣直至洗滌水成中性為止；將上述所得濾渣用液氮冷卻40s，隨后迅速平鋪于石磨磨盤表面，研磨10min，研磨后過400目篩，得微納米竹粉，備用；在盛有300mL去離子水的石英反應釜中，加入4g十二烷基苯磺酸鈉，啟動反應釜攪拌器，以300r/min轉速攪拌混合10min后，開啟反應釜加熱器，加熱升溫至70℃，隨后在反應釜乳液中插入銅電極，再將銅電極與耐壓測試儀連通，設定直流電壓為220V，在恒溫恒電壓攪拌狀態(tài)下，依次加入0.4g過硫酸鉀，80mL苯乙烯，反應4h，將所得物料轉入烘箱中，于80℃條件下干燥6h，再用研缽研磨成粉，得異形聚苯乙烯粉末；按重量份數計，依次稱取35份備用微納米竹粉，60份上述所得異形聚苯乙烯粉末，加入混料機中，以600r/min轉速攪拌混合30min，將所得混合物料加入螺桿式注塑機中，加熱使混合物料熔融，再通過螺桿將熔融物料注入直尺模具型腔，經定型冷卻后，人工打磨去除毛邊，再將打磨后的直尺坯經絲網印刷刻度，即得高韌性塑料直尺。
本發(fā)明所得高韌性塑料直尺的密度為1.05g/cm3，拉伸強度為49.6MPa，彎曲強度為96.2MPa，斷裂伸長率為1.6%，維卡軟化點為230°F，使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺可提高12個月。
實例2
取5根直徑為4cm，長度為1.4m的竹子，經人工片成竹篾，收集竹篾，用沼氣液浸泡30h后，取出竹篾，用去離子水洗滌4次，隨后將竹篾均勻平鋪于陽光下，暴曬8天；待暴曬結束，將竹篾用鍘刀切成長為4cm短竹篾，隨后將其倒入盛有1.5L質量濃度為7%氫氧化鈉溶液的燒杯中，隨后將燒杯轉入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為170℃，轉速為700r/min條件下，恒溫攪拌反應38min，過濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾渣直至洗滌水成中性為止；將上述所得濾渣用液氮冷卻50s，隨后迅速平鋪于石磨磨盤表面，研磨12min，研磨后過500目篩，得微納米竹粉，備用；在盛有350mL去離子水的石英反應釜中，加入5g十二烷基苯磺酸鈉，啟動反應釜攪拌器，以400r/min轉速攪拌混合15min后，開啟反應釜加熱器，加熱升溫至75℃，隨后在反應釜乳液中插入銅電極，再將銅電極與耐壓測試儀連通，設定直流電壓為300V，在恒溫恒電壓攪拌狀態(tài)下，依次加入0.5g過硫酸鉀，90mL苯乙烯，反應5h，將所得物料轉入烘箱中，于85℃條件下干燥7h，再用研缽研磨成粉，得異形聚苯乙烯粉末；按重量份數計，依次稱取38份備用微納米竹粉，70份上述所得異形聚苯乙烯粉末，加入混料機中，以700r/min轉速攪拌混合40min，將所得混合物料加入螺桿式注塑機中，加熱使混合物料熔融，再通過螺桿將熔融物料注入直尺模具型腔，經定型冷卻后，人工打磨去除毛邊，再將打磨后的直尺坯經絲網印刷刻度，即得高韌性塑料直尺。
本發(fā)明所得高韌性塑料直尺的密度為1.06g/cm3，拉伸強度為50MPa，彎曲強度為97MPa，斷裂伸長率為1.8%，維卡軟化點為235°F，使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺可提高18個月。
實例3
取6根直徑為5cm，長度為1.5m的竹子，經人工片成竹篾，收集竹篾，用沼氣液浸泡36h后，取出竹篾，用去離子水洗滌5次，隨后將竹篾均勻平鋪于陽光下，暴曬10天；待暴曬結束，將竹篾用鍘刀切成長為5cm短竹篾，隨后將其倒入盛有2L質量濃度為8%氫氧化鈉溶液的燒杯中，隨后將燒杯轉入數顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為180℃，轉速為800r/min條件下，恒溫攪拌反應45min，過濾，除去濾液，用去離子水洗滌濾渣直至洗滌水成中性為止；將上述所得濾渣用液氮冷卻60s，隨后迅速平鋪于石磨磨盤表面，研磨15min，研磨后過600目篩，得微納米竹粉，備用；在盛有400mL去離子水的石英反應釜中，加入6g十二烷基苯磺酸鈉，啟動反應釜攪拌器，以500r/min轉速攪拌混合20min后，開啟反應釜加熱器，加熱升溫至80℃，隨后在反應釜乳液中插入銅電極，再將銅電極與耐壓測試儀連通，設定直流電壓為380V，在恒溫恒電壓攪拌狀態(tài)下，依次加入0.6g過硫酸鉀，100mL苯乙烯，反應6h，將所得物料轉入烘箱中，于90℃條件下干燥8h，再用研缽研磨成粉，得異形聚苯乙烯粉末；按重量份數計，依次稱取40份備用微納米竹粉，80份上述所得異形聚苯乙烯粉末，加入混料機中，以800r/min轉速攪拌混合45min，將所得混合物料加入螺桿式注塑機中，加熱使混合物料熔融，再通過螺桿將熔融物料注入直尺模具型腔，經定型冷卻后，人工打磨去除毛邊，再將打磨后的直尺坯經絲網印刷刻度，即得高韌性塑料直尺。
本發(fā)明所得高韌性塑料直尺的密度為1.08g/cm3，拉伸強度為50.6MPa，彎曲強度為97.6MPa，斷裂伸長率2.0%，維卡軟化點為240°F，使用壽命較傳統(tǒng)塑料直尺可提高24個月。