[发明专利]竹原纤维的分离方法

说明书

本发明公开一种竹原纤维的分离方法，包括以下步骤：(1)竹材脱木质素和半纤维素得第一物料，第一物料漂白后得第二物料；(2)对第二物料进行冷冻‑解冻，得到第三物料，第三物料干燥至水含量小于等于10％得到第四物料，将第四物料分离得竹原纤维和薄壁细胞。本发明能够实现薄壁细胞和竹原纤维的有效分离，为植物不同组织的分离和全利用提供了新方法，本发明得到的竹原纤维结构完好，而且纤维长度可控，其α‑纤维素含量最高可达94％，纤维直径多为6～25μm，得率最高为43.7％，纯度可高达99％以上，基本无附着薄壁细胞。

技术领域

本发明涉及一种竹原纤维制备领域，尤其涉及一种竹材分离制备中空、多孔薄壁细胞和竹原纤维的方法。

背景技术

来自于自然界的动、植物是纤维素浆料的主要来源，大多数植物竹子含有薄壁细胞但很多植物的薄壁细胞含量占比达40-50％，且纤维素含量相对其他纤维细胞含量低，因此在制浆造纸或者纤维素制品中属于“干扰”物质而被基本被扔弃。分离薄壁细胞得到纯的竹原纤维也是一个较大的难题。

2020年，范宏玥将两年生毛竹选取竹竿部分，除节、除竹黄，切断获得长度6-7cm、宽度2-3cm、厚度2-3mm规格的竹片，然后在12wt％NaOH、6wt％Na₂SO₃溶液中100℃蒸煮2h，再经过螺旋挤压，开松和梳理后得到平均长度为20mm，平均宽度为0.07mm的竹原纤维(林业机械与木工设备.2020,5,37-41)，此方法得到的竹原纤维的纤维素含量仅为53％，仍含有20％的木质素。

2012年，Nguyen Tien Phong等人采用2-4年生的毛竹片，经去竹节后，切割成长20-30㎝、厚2-3㎜的竹片，然后在1％-3％的NaOH溶液中在70℃条件下浸泡10h，然后使用碾压设备将竹片制成竹原纤维，制得的竹原纤维直径为180-230μm。其制备的竹原纤维还有大量的木质素和半纤维素使竹原纤维结合在一起，导致有大量的薄壁细胞附着在竹原纤维之间，而无法得到较纯的竹原纤维。

2012年，谢吉祥采用1-2年生慈竹，经去梢去根、砍去竹节、去青后，制成5mm*5cm的竹片，用自来水煮沸1h后，再捶打、撕扯分丝，最后制成的粗竹原纤维直径为500－1000μm。采用这种方法提取的竹原纤维长度较短，细度较粗，还需进一步的精细化处理。

以上方法有着成本高或过程复杂的问题，且得到的竹原纤维大多粘附着大量薄壁细胞和含有大量的杂质。

发明内容

为了解决以上问题，本发明通过化学和物理方法相结合，在竹材去除大多数木质素和半纤维素后，经过冷冻-解冻，使得竹材中薄壁细胞和纤维得到有效地分离，制备高纯度的竹原纤维。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种竹原纤维的分离方法，该方法包括以下步骤：

(1)竹材脱木质素和半纤维素得第一物料，第一物料漂白后得第二物料；

(2)对第二物料进行冷冻-解冻，得到第三物料，第三物料干燥至水含量小于等于10％，得到第四物料，将第四物料分离得竹原纤维和薄壁细胞。

优选地，所述竹材为毛竹、慈竹、白夹竹、撑绿竹、刚竹、粉单竹、青竹、竹材加工剩余物及纸浆造纸剩余物中的一种或多种。

优选地，所述第一物料木质素含量小于等于30wt％；优选地，所述第一物料木质素含量为5～25wt％；更优选地，所述第一物料木质素含量为5％～25％；半纤维素含量为8％～17％；纤维素含量为65％～79％。

优选地，所述竹材脱木质素和半纤维素采用碱处理和/或微生物处理。

优选地，所述碱处理包括：竹材置于碱性溶液中，70-160℃加热。

优选地，所述碱性溶液用碱量为5～30wt％，硫化度为15～30wt％。