[发明专利]竹纤维基全生物降解材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于农林作物副产品的综合利用技术领域，与利用农林生物质制备全生物降解材料领域有关。具体地说，本发明涉及利用具有表面效应和量子效应的纳米二氧化硅对竹纤维进行改性，采用双螺杆挤出成型工艺，生产竹纤维基全生物降解材料。本发明还涉及制备该材料的方法。

背景技术

中国是世界竹类资源最丰富的国家，竹林面积、竹材产量及其工业化利用的规模和水平都居世界之首，在大量使用竹材料的同时，也产生大量的废弃物(竹屑、废竹等)，目前人们一般把这些竹屑、废竹等作为废物烧掉，既浪费资源，同时，严重污染环境。

由于竹屑、废竹等富含纤维素(纤维素含量在40％以上)，具有一定的强度和韧性，经过适当的改性处理后，再添加一定的合成高分子作为增强剂和粘接剂，可以用来制造包装材料(如手机包装盒、礼品盒、食品包装盒等)、建筑装饰材料(如蹋脚线、挡板等)、农业用品(如营养钵、苗钵、支架等)，代替木材制品，既节省木材，达到保护森林的目的，同时，也减少了因焚烧竹屑、废竹等而产生的严重环境污染，另一方面，对竹屑、废竹等的开发利用，提高了林产品附加值，为农民增收开辟了一条新的途径。本项目的开展，为建设社会主义新农村和“两型”社会、破解“三农”问题，以及促进农业循环经济的发展提供了新理念和新实践。

现有技术中已有利用竹纤维应用于材料的报道：专利号为85107095的中国发明专利公开了一种竹纤维增强复合材料的制备方法，竹纤维增强塑料是一种新型的竹塑复合材料，本发明提出用竹塑复合材料替代木材和钢材，制做各种类型的板材和型材，并且提出用竹塑复合材料代替玻璃纤维，制造增强的人造大理石、石膏制品、混凝土、沥青防水材料和人造板。本发明取纤维增强塑料、层合复合、颗粒复合为一物，集装饰与结构为一体，制造出轻质、高强、节能、价廉的竹塑复合材料及各种板、管、箱、桶、池槽、容器、型材、杆件及模压件类产品。纤维增强塑料是一种复合材料，其基体为塑料，使用各种纤维增强。本发明的特征是：增强纤维为竹纤维，含水量低于6％的竹丝、竹片或编织的竹丝、片与各种树脂成型塑化，形成竹纤维增强塑料，材料中树脂的含量大于20％；申请号为93236309的中国实用新型专利公开了一种轻质高强度防潮、防霉货运托盘的制备方法，它是由面板、纵梁、封块组成的，其特征在于其面板是一块普通平板，它是由5-30层的竹纤维编织物涂上热固性胶粘剂，经高温高压压制成的平板，在平板的下面配上与平板同材、同质的槽形纵梁和与纵梁截面形状相同的封块，其纵梁是用3-8层竹纤维编织物，封块是用3-20层竹纤维编织物；最后将平板、槽形纵梁、封块用铆钉铆合。申请号为00112616的中国发明专利公开了一种竹纤维复合材料的生产方法，其特征是该方法依次按下列步骤进行：A、备料：将竹材制成干纤维并预备适量塑料颗粒；B、混合：将已备好的竹材干纤维与塑料颗粒按规定比例混合均匀；C、模压成型：将混合均匀的混合物置入模具中，加压至塑料处于熔融状态，并与竹纤维熔融结合后，再停止加压进行冷却；D、脱模：冷却至一定温度后，将冷却物从模具中脱除，所述冷却物即是按模具形成的竹纤维复合材料型材。申请号为00103375的中国发明专利申请介绍了一种以竹纤维加强的聚丙烯合成材料及其制备方法，本发明的合成材料中含有马来酸化的聚丙烯、普通聚丙烯和竹纤维，制备时，将竹子加工成竹纤维，将竹纤维与聚丙烯混合均匀，加热至，即可得到以竹纤维加强的聚丙烯合成材料。本发 明的以竹纤维加强的聚丙烯复合材料新型材料具有重量轻、较好的抗老化性能，在性能上可与传统材料相媲美或好于传统材料，易于设计和加工成成品，中等强度，不仅是家具制造及建筑等领域的良好材料，还适合应用于更为广泛的领域。国内专利中未见以竹纤维为原料，聚乳酸为增强材料制备的全生物降解材料的专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用竹纤维制作具有全生物降解性能的材料及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，利用具有表面效应和量子效应的纳米二氧化硅对竹纤维进行改性，采用双螺杆挤出成型工艺，生产竹纤维基全生物降解材料。

本发明以竹材纤维与可生物降解的聚乳酸为原料，通过对竹纤维进行物理和化学修饰，以及复合工艺条件优化，制备性能优良的完全生物降解的竹纤维/聚乳酸复合材料，为竹材资源的综合利用提供新的途径，也为缓解能源危机与环境污染提供技术保障与支持。

实施本发明的技术方案如下：

一种竹纤维制作的全生物降解材料，按重量份数计的组分及含量如下：

以含水量为3％的竹纤维100份为基数计：

粒径为30nm的纳米二氧化硅  1.8份；