技术领域
[0001] 本发明涉及竹材加工技术领域，尤其涉及基于常压等离子体预处理的高性能竹纤维束增强复合材料制备方法。
相关背景技术
[0002] 竹纤维束增强复合材料是一种将原竹材进行分解、再重组制成的高性能建筑材料，具有高强度、耐磨性好等优点。然而，现有的竹纤维束增强复合材料技术中，竹纤维束的前处理工艺通常采用高温、高压或化学处理方式，容易造成竹材的过度损伤或产生有害化学物质，影响最终产品的性能和环保性；此外，高温高压或化学处理还造成竹纤维束含水率的增加，增加了竹纤维束干燥的次数和干燥成本；同时，现有技术中常规的竹纤维束处理多采用剥除竹青竹黄的方式，这一工序不仅增加了加工成本，还降低了竹材的利用率；因此，如何在保证竹材加工品质的情况下，进一步提高其生产连续性和降低加工加工成本是非常具有积极现实意义的研究课题。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039] 实施例
[0040] 本实施例方案基于常压等离子体预处理的高性能竹纤维束增强复合材料制备方法，其包括：
[0041] 1)竹束的制备
[0042] 将部分带竹青、带竹黄的竹材进行切割并碾压疏解成为竹纤维束(简称竹束)，得到未碳化竹纤维束；
[0043] 将部分带竹青、带竹黄的竹材进行碳化后再进行碾压疏解成为竹纤维束，得到碳化竹纤维束；
[0044] 将碳化竹纤维束、未碳化竹纤维束分为不同的两组，将此两组带青、带黄的竹束放入烘箱中干燥至含水率8％左右，以获得更好的加工效果，为后续加工进行备用。
[0045] 2)竹束的表面等离子体处理
[0046] 分别将两组竹纤维束置于常压等离子体装置中进行表面处理，喷口距离为1.5‑3cm，等离子体功率为600‑900W，处理速率为30‑60mm/s。
[0047] 3)竹束的浸胶处理
[0048] 将经常压等离子体处理后的两组竹纤维束分别浸泡在固含量为20％左右的酚醛树脂胶黏剂中，浸泡时间12.5min，使胶黏剂渗透至竹纤维束的细胞壁中。
[0049] 待浸胶结束后，将两组竹束取出并沥干胶液，接着放入50℃的烘箱中进行干燥，控制浸胶后的竹束含水率在12％以下。
[0050] 4)竹纤维束复合材料的压制
[0051] 将两组干燥后的带胶竹束分别顺纹组坯于竹纤维束复合材料模具之中，以1.1g/3
cm的预定竹纤维束复合材料密度、2440mm×1220mm的长宽规格，25mm的厚度计划进行控制加入竹束的质量，随后置于热压机中进行热压，控制热压条件为150℃，压力为8MPa，热压时间为2.5分钟/毫米厚；热压结束后冷却至不高于室温30℃后卸压，获得竹纤维束复合材料板材；得到压制好的两组竹纤维束复合材料产品，即未碳化竹纤维束制成的竹纤维束复合材料产品和碳化竹纤维束制成的竹纤维束复合材料产品。
[0052] 为了方便进行微观结构对比，本方案对未碳化竹纤维束、碳化竹纤维束的竹青、竹黄侧进行SEM表征，所得结果如图1所示，其中，图1中，a‑1)、a‑2)分别是未碳化处理后的竹束的竹青在不同放大倍数下的SEM表征图，b‑1)、b‑2)分别是碳化处理后的竹束的竹青在不同放大倍数下的SEM表征图，c‑1)、c‑2)分别是未碳化处理后的竹束的竹黄在不同放大倍数下的SEM表征图，d‑1)、d‑2)分别是碳化处理后的竹束的竹黄在不同放大倍数下的SEM表征图。
[0053] 进一步，本方案还通过XPS表征进行对比未碳化竹纤维束(处理前)、碳化竹纤维束(处理后)，所得结果如图2所示。
[0054] 为了方便对竹束(包括碳化竹束、未碳化竹束)表面等离子体处理参数变化带来的竹纤维束复合材料(成品)强度性能变化进行对比，本方案通过仅调整上述步骤“2)竹束的表面等离子体处理”的参数进行对比在常压下，等离子体以不同喷口距离(处理距离)、功率和处理速率下所制得的竹纤维束复合材料的弹性模量、静曲强度。其中，在仅以等离子体功率为变量因素时，喷口距离(处理距离)、处理速率均取范围值中值，而以喷口距离或处理速率为变量因素时，其余两参数均未取范围值中值；所得对比结果如下：
[0055] 图3为碳化竹束在不同处理功率下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0056] 图4为未碳化竹束在不同处理功率下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0057] 图5为碳化竹束在不同处理速率下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0058] 图6为未碳化竹束在不同处理速率下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0059] 图7为碳化竹束在不同喷口距离下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0060] 图8为未碳化竹束在不同喷口距离下制得竹纤维束复合材料的静曲强度及弹性模量示意图；
[0061] 图9为碳化竹束在不同处理功率下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图；
[0062] 图10为未碳化竹束在不同处理功率下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图；
[0063] 图11为碳化竹束在不同处理速率下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图；
[0064] 图12为未碳化竹束在不同处理速率下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图；
[0065] 图13为碳化竹束在不同喷口距离下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图；
[0066] 图14为未碳化竹束在不同喷口距离下制得竹纤维束复合材料的吸水厚度膨胀率示意图。
[0067] 以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
