[发明专利]一种低有机挥发物释放竹纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及竹纤维领域，具体地说，是一种低有机挥发物释放竹纤维的制备方法，提高竹纤维各组分交联度从而降低其高温分解挥发性有机物释放的低有机挥发物释放竹纤维。

背景技术

自然界中的植物原料是资源最丰富的可再生资源。天然植物纤维是由植物原料提取得到的纤维。天然植物纤维在自然界中的总量多达26.5×10^10t，远远超过了地球上现有的石油总储量。因此，天然植物纤维作为取代化石能源衍生产物的绿色材料之一，得到社会和研究者越来越多的重视。而竹子作为一种在我国有广泛的分布的天然纤维来源，迅速进入人们的视野，竹纤维也受到人们越来越多的关注。

但在实际的应用中，竹纤维产品的有机挥发物，尤其是乙醛超标严重制约了其在家装材料、汽车内饰材料等领域的应用。竹纤维成分中，除了有耐热性能稳定的纤维素成分外，还包含在较低温度下开始分解的半纤维素以及果胶等成分，而这些成分也正是竹纤维在受热加工过程中挥发出醛类物质的主要原因。

CN103774243通过机械碾压揉搓的方法去除天然纤维中的果胶及半纤维素成分以降低其在热成型过程中的醛类挥发，但在机械碾压揉搓的过程中，往往造成天然纤维的严重损伤，使得其力学性能大大降低。CN104690979及CN103774344A则通过纳米粘土吸附天然纤维受热产生的醛类以及苯类物质，以制备低有机挥发物释放的天然纤维复合材料；但纳米粘土的吸附属于物理吸附，因此存在吸附极限，在天然纤维使用量较高的领域，往往需要添加大量纳米粘土以达到低有机挥发物释放的要求，而大量添加纳米粘土则会带来诸如纳米粒子分散困难等新的问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术所作出的改进，提供一种通过封闭型异氰酸酯提高竹纤维中各组分交联度从而提高竹纤维各组分分解温度的方法，使其分解温度高于加工温度，从而达到降低有机挥发物释放的目的，既在竹纤维中保留了可提高竹纤维力学性能的木质素、半纤维素组分，同时也避免使用可能带来分散问题的纳米粘土，可谓从根本上改善了竹纤维的VOC释放。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种低有机挥发物释放竹纤维的制备方法，制备方法依次包括以下步骤：

1)、将竹纤维在水中漂洗，而干燥至恒重,干燥温度为60℃-110℃，因为干燥是一个较长期的过程，因此温度不宜过高，限定温度可节约能耗，只要对竹纤维进行有效干燥即可；

2)、将表面活性剂加入水中，配置成浓度为5g/L-50g/L的水溶液，持续搅拌至表面活性剂完全溶解，表面活性剂主要用于将封闭型异氰酸酯分散于水中，形成稳定的乳液，但添加量不宜过低过高，添加量过低则无法有限分散封闭型异氰酸酯，添加量过高一方面造成浪费，一方面则会在竹纤维表面造成大量表面活性剂残留，影响其热稳定性；

3)、持续搅拌下，向步骤2)所得溶液中加入封闭型异氰酸酯，封闭型异氰酸酯加入量为步骤2)所述水溶液质量的2％-8％，在800-1200转/分搅拌速度下搅拌10分钟-30分钟，得到乳状液，记为改性剂，此处限定封闭型异氰酸酯用量是因为，若用量过低，则无法在竹纤维表面吸附足够的封闭型异氰酸酯，若含量过高，则在浸泡、干燥及热处理后，会造成纤维之间的粘连；限定搅拌时间是因为，若搅拌时间过短则无法形成稳定的乳液，搅拌时间过长也没有十分的必要，因此2％-8％质量分数的封闭型异氰酸酯与10分钟-30分钟的搅拌时间是最适宜本发明技术方案的数据范围；

4)、将竹纤维浸入步骤3)所得改性剂，并持续浸泡5～30分钟，而后过筛将竹纤维滤出，并将滤出的竹纤维在60℃-80℃下烘至恒重；限定时间是因为，若时间过短则竹纤维表面吸附异氰酸酯的量不够，若时间过长则浪费时间资源，没有十分的必要；

5)、将步骤4)所得竹纤维于120℃-180℃温度下进行30分钟-2小时的热处理，即可得到低有机挥发物释放竹纤维。限定反应温度是因为封闭型异氰酸酯封闭剂的解离需要一定的温度，过低则无法解离产生异氰酸酯基团，过高则会对竹纤维性能造成影响。

作为进一步地改进，本发明所述的步骤2)中，表面活性剂为十二烷基苯硫酸钠、十二烷基硫酸钠、OP-10、吐温20中的任意一种或任意两种的混合物。