竹维管束纤维复合材料研究
毕业设计文献综述
一．竹纤维概要
本次研究的课题是“竹维管束纤维复合材料的研究”。众所周知，竹子是一种可再生资源，本身的生长周期较短，同时又具有较好的强度，韧性和硬度等特点。经济价值高，是一种可持续发展的自然资源。竹材还是一种典型的天然纤维增强功能梯度材料，其优良的力学性能、独特的孔隙构造、丰富的化学组成，使其具有开发各种竹基高附加值新材料、新产品的天然优势。而竹纤维是竹材的主要组成部分和承载单元，竹材单根纤维较短，平均长度1.5~2mm，平均宽度10~16mu;m，通过横向胶质和纵向胶质的相互粘接形成束状结构，最终以竹纤维束的形式存在于竹材结构中。
二．竹纤维分离方法
目前，对于竹纤维的制备，国内研究已取得了较大的进展，在竹纤维的制备方法上也有许多发明专利,并走在世界前列。
主要的竹纤维束分离方法有以下几种：
①碾压开纤加工技术
该技术一般将竹材分片，然后蒸煮软化，使纤维牢固结合一体的木素胞间层部分分离，通过锤击或碾压来削弱纤维之间的结合强度。竹片在受到机械冲击摩擦的外力作用下，最终导致纤维分解。2004年，浙江林学院研发了一种竹纤维束辗轧开纤设备[1,2]，竹材经过其辗轧、搓揉成功分离出竹纤维束，实现了竹纤维束的批量化生产。
②机械梳解制纤技术
该技术是借鉴纺织工艺中棉麻的梳理方式得来的，采用机械设备将经过碾压的扁竹材直接梳解成竹纤维。梳解法[3,4]工艺过程简单，加工效率高，实用性好。可作为竹纤维束分离的后期精细分离手段。
③闪爆脱胶制纤技术
闪爆脱胶制纤技术[5]是借鉴的制浆造纸和麻纤维处理工艺得来。该技术是根据国内外造纸制浆新工艺、蒸汽法脱胶以及剑麻纤维处理新技术提出来的。1980年Delong 发明了Iotech专利，使用3.8～5.2 MPa饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片。Stake推出了连续爆破技术，于1.48～1.76 MPa下每4 min喷放一次。饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片。其分离机理是通过高温高压蒸汽处理竹材中的一些组分，从外界吸收一定热量，使得内部组分遭到一定破坏，包括半纤维素在高温下降解，木质素在高温高压下发生部分软化，同时，在高温环境下，纤维素的氢键部分断裂破坏，降低了其粘结特性，而且因为高压突然释放状态下受到机械破坏，内部结构遭到破坏，分离出竹纤维束。
④化学机械加工技术
化学机械法[6]是将竹片经由化学工艺处理软化后再利用机械外力分离出纤维束的方法。通过化学处理来使竹材润胀软化，使果胶、半纤维素和木质素部分溶解，使其结构得到疏松，为后续机械外力分离出纤维束减轻负担，并提高其质量。此法纤维得率低，耗费化学品，制得的纤维还有一定酸碱性，纤维处理工艺复杂，成本高。
⑤超声波辅助法
在竹纤维制取中有一定的应用，使用超声波手段对竹材进行处理，利用高频能量对其材料进行适度破坏，产生应力应变发生裂纹并扩展，最终获得纤维的细化分离。东华大学的万玉芹采用超声波法[7]对竹纤维进行了细化处理，发现超声波震荡可在一定程度上细化纤维，但效果不是很显著且存在细化不均匀的现象。
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