本發(fā)明涉及竹纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳酸鈣原位改性竹纖維復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
竹子具有生長周期短、縱向強(qiáng)度高、承載能力大等特點(diǎn)，3 至 5 年即可成材，是一種重要的可永續(xù)經(jīng)營利用的森林資源。據(jù)第七次全國森林資源清查統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有竹林面積 538.10 萬公頃，占世界竹林面積的 33%，在浙江、四川、福建等南方地區(qū)廣泛種植，竹材年產(chǎn)量超過 2000 萬噸。我國竹纖維儲(chǔ)量豐富，是一種力學(xué)性能優(yōu)良的天然增強(qiáng)材料，用于增強(qiáng)熱塑性聚合物時(shí)能夠提高基體的拉伸、抗沖擊性能和尺寸穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品成本和加工能耗，具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力和良好的社會(huì)、生態(tài)效益。如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410582520.8公開了一種竹纖維的偶聯(lián)劑改性方法，將偶聯(lián)劑溶于無水乙醇中，50-70℃水浴中加入竹纖維，均勻攪拌2-6h，真空干燥 8-16h，其中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，該發(fā)明的竹纖維的偶聯(lián)劑改性方法，以硅烷偶聯(lián)劑溶液處理竹纖維，提高了其與聚丙烯復(fù)合時(shí)的界面相容性，使得竹纖維聚丙烯復(fù)合材料得到更廣泛的應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010300117.3公開了一種改性竹纖維復(fù)合材料及其制備方法，該發(fā)明的竹纖維復(fù)合材料采用竹纖維與不飽和聚酩及引發(fā)劑熱壓成型，得到竹纖維復(fù)合材料。本發(fā)明的改性竹纖維復(fù)合材料采用改性劑對(duì)竹纖維進(jìn)行改性后，將改性的竹纖維與不飽和聚酷樹脂及引發(fā)劑熱壓成型，得到改性竹纖維復(fù)合材料，以本發(fā)明方法制備的竹纖維復(fù)合材料和改性竹纖維復(fù)合材料均具有很好的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量，但是這兩種方法制備出的改性竹纖維在力學(xué)性能上仍表現(xiàn)不足，且在竹塑復(fù)合材料加工過程中存在竹纖維易團(tuán)聚、與非極性塑料基體界面結(jié)合差的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種力學(xué)性能優(yōu)異，界面結(jié)合性好的碳酸鈣原位改性竹纖維復(fù)合材料的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所提供的一種碳酸鈣原位改性竹纖維復(fù)合材料的制備方法，包括下述工藝步驟：
包括下述工藝步驟：
（1）在15-45℃溫度下，將竹纖維與氯化鈣溶液以480-520r/min的速度混合30-45min，混合后再以25ml/min的速度添加0.1-0.3mol/l的碳酸鈉溶液和分散劑EDTA-2Na，繼續(xù)攪拌25-35min獲取初步的碳酸鈣改性竹纖維；
（2）將步驟（1）中制得的初步的碳酸鈣改性竹纖維放置在20-25℃，60%RH的恒溫恒濕箱中保存2-3h，制得所需改性竹纖維。
優(yōu)選的，所述步驟（1）中所用分散劑的濃度分別為0.2×10-3-5×10-3g/ml。
優(yōu)選的，所述步驟（1）中所用氯化鈣溶液的濃度為0.05-0.3mol/l。
優(yōu)選的，所述步驟（1）中所用的竹纖維具體為慈竹纖維或花毛竹或花竹或紫竹。
優(yōu)選的，所述竹纖維優(yōu)選為慈竹纖維。
優(yōu)選的，所述步驟（1）中攪拌過程使用的設(shè)備為磁力攪拌器。
優(yōu)選的，所述步驟（1）中所采用的竹纖維材料需放置在30-35℃的烘干箱中干燥處理1-3h。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用離子溶液原位合成方法，通過合理控制制備過程的各個(gè)工藝參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、碳酸鈣溶液濃度及分散劑的濃度等，成功在竹纖維表面發(fā)生沉淀反應(yīng)，原位形成 CaCO3納米及亞微米級(jí)顆粒，將改性后的竹纖維材料于聚丙烯薄膜結(jié)合后，極大地提高了其綜合力學(xué)性能，且具有穩(wěn)定且優(yōu)異的熱學(xué)和流變性能，增大了其使用范圍，且竹纖維材料和聚丙烯材料來源廣泛，制備成本低，操作便捷，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
（1）首先，將慈竹纖維材料放置在30℃的烘干箱中干燥處理2h，接著在25℃溫度下，將慈竹纖維與0.1mol/l氯化鈣溶液在磁力攪拌器內(nèi)以480r/min的速度混合30min，混合后再以25ml/min的速度添加0.1mol/l的碳酸鈉溶液和0.2×10-3g/ml的分散劑EDTA-2Na，繼續(xù)攪拌25min獲取初步的碳酸鈣改性竹纖維；
（2）將步驟（1）中制得的初步的碳酸鈣改性竹纖維放置在20℃，60%RH的恒溫恒濕箱中保存2h，制得所需改性竹纖維；
（3）將制備好的竹纖維與聚丙烯薄膜交替鋪裝，在175℃，2MPa下齙牙2min，壓制成所需復(fù)合板材。
實(shí)施例2：
（1）首先，將慈竹纖維材料放置在32℃的烘干箱中干燥處理2h，接著在30℃溫度下，將慈竹纖維與0.2mol/l氯化鈣溶液在磁力攪拌器內(nèi)以490r/min的速度混合30min，混合后再以25ml/min的速度添加0.1mol/l的碳酸鈉溶液和2×10-3g/ml的分散劑EDTA-2Na，繼續(xù)攪拌30min獲取初步的碳酸鈣改性竹纖維；
（2）將步驟（1）中制得的初步的碳酸鈣改性竹纖維放置在22℃，60%RH的恒溫恒濕箱中保存2.5h，制得所需改性竹纖維；
（3）將制備好的竹纖維與聚丙烯薄膜交替鋪裝，在178℃，3MPa下齙牙3min，壓制成所需復(fù)合板材。
實(shí)施例3：
（1）首先，將慈竹纖維材料放置在35℃的烘干箱中干燥處理1h，接著在40℃溫度下，將慈竹纖維與0.1mol/l氯化鈣溶液在磁力攪拌器內(nèi)以500r/min的速度混合40min，混合后再以25ml/min的速度添加0.2mol/l的碳酸鈉溶液和3×10-3g/ml的分散劑EDTA-2Na，繼續(xù)攪拌28min獲取初步的碳酸鈣改性竹纖維；
（2）將步驟（1）中制得的初步的碳酸鈣改性竹纖維放置在25℃，60%RH的恒溫恒濕箱中保存3h，制得所需改性竹纖維；
（3）將制備好的竹纖維與聚丙烯薄膜交替鋪裝，在185℃，2MPa下齙牙2min，壓制成所需復(fù)合板材。
經(jīng)過以上工藝步驟后，取出復(fù)合材料樣品，待測(cè)：
由以上數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)出的復(fù)合材料樣品拉伸強(qiáng)度達(dá)到了55 MPa左右，彈性模量也在2 GPa以上，表現(xiàn)出來優(yōu)異的力學(xué)性能，且熱穩(wěn)定性好，表面光滑，制備工藝簡單。
顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。