[发明专利]一种竹粉金属离子复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于竹材复合材料加工技术领域，具体涉及一种竹粉金属离子复合材料的制备方法，包括以下步骤：称取竹粉置入醋酸水溶液中球磨，静置冷却，得到刻蚀后的竹粉，用水喷淋至竹粉呈中性，放置室温下，至气干状态；得到的气干竹粉内放入氯乙酸钠，60℃下搅拌4h后，并缓慢加入氢氧化钠溶液中，搅拌10min后，25℃静置过夜，过滤混合溶液，过滤后的竹粉用乙醇冲洗，直至粉末呈中性，得到羧甲基化竹粉；将羧甲基化竹粉放入含金属离子的饱和溶液中，放入烘箱中烘至绝干；对干燥后的竹粉进行热压处理，得到竹粉金属离子复合材料。本发明所制备的竹粉嵌合金属离子复合材料，具有良好的机械性能，耐水性能好，加工性能好。

技术领域

本发明属于竹材复合材料加工技术领域，具体涉及一种竹粉金属离子复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着绿色发展战略和可持续发展理念的提出，天然绿色的生物复合材料逐渐被人重视。而传统的木材所制备的人造板在生产过程中不可避免的使用胶黏剂，产生甲醛污染，并会导致石油资源的消耗和环境的污染，不符合绿色发展的理念。所以，从绿色生物复合材料的要求出发，生产出以可再生资源为原料的，工艺污染低，生产成本低，资源消耗小的高性能复合材料成为了必然。

竹材具有可再生，成本低，并且再生快，可大范围种植的特性。因此竹材所制备的新型生物质复合材料有了可以代替木材的潜质。目前已有的生物质复合材料的制备方法，一种是通过天然竹纤维中的纤维素提供框架，施加胶黏剂使得人造板获得强度。这种方式虽然能够避免竹材自身结构的缺陷，不需太高等级的竹材，增大了原料的来源。但是因为使用了胶黏剂，不可避免的带来了工艺繁琐和环境污染的问题。另一种是不施加胶黏剂，通过加热和压缩，使得竹材细胞变成一种致密的结构，这种方法不需要任何胶黏剂，是一种绿色方法。但是对竹子品质高，缩小了原料来源，并且单一热压的方法制作的板材其强度和耐水性能，又不如使用胶黏剂的板材。因此，需要开发一种原料来源广，工艺简单，且性能优良，能够有效代替施胶人造板的新型生物复合材料。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种竹粉金属离子复合材料的制备方法。

本发明提供一种竹粉金属离子复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1称取竹粉置入醋酸水溶液中球磨，静置冷却，得到刻蚀后的竹粉，用水喷淋至竹粉呈中性，放置室温下，至气干状态；

S2在步骤S1得到的气干竹粉内放入氯乙酸钠，60℃下搅拌4h后，并缓慢加入氢氧化钠溶液中，搅拌10min后，25℃静置过夜，过滤混合溶液，过滤后的竹粉用乙醇冲洗，直至粉末呈中性，得到羧甲基化竹粉；

S3配置金属离子溶液，并均匀喷洒至步骤S2得到的羧甲基化竹粉中，放入烘箱中烘至绝干；

S4将步骤S3中干燥后的竹粉进行热压处理，得到竹粉金属离子复合材料。

作为优选，步骤S1中，所述竹粉为80-100目，所述醋酸水溶液的浓度为7wt％，所述竹粉与醋酸水溶液的料液比为1:1.5。

作为优选，步骤S1中，所述研磨球的用量为每1kg的竹粉，加入800-1000颗研磨球，所述球磨的研磨球粒径为2-3cm，球磨温度为125-135℃，球磨时间为5-6h，球磨转速为300-380rpm。

作为优选，步骤S2中，所述气干竹粉与氯乙酸钠的质量比为9-10:1。

作为优选，步骤S2中，所述氢氧化钠溶液的浓度为37.5wt％。

作为优选，步骤S2中，所述气干竹粉与氢氧化钠溶液的料液比为1:5.4。

作为优选，步骤S2中，所述乙醇为浓度80wt％的无水乙醇。

作为优选，步骤S3中，所述金属离子溶液为含钙离子、铜离子或镁离子的溶液，所述金属离子溶液的浓度为10wt％，所述金属离子的添加量为竹粉质量的10％。