以竹代塑 | 竹微丝复合包装材料的制备及其性能

编者按 为减少塑料制品的使用,缓解其对全球环境的污染,中山大学戴武军博士项目组以质量分数为90%的竹微丝、2%的聚乙烯、8%的甘油制备竹微丝复合材料,参照传统竹编织技艺,分别采用纯纵向编织法和纵横向编织法等制备了竹微丝复合包装材料,并对其性能进行分析。结果表明: 1)与通过传统竹篾工匠手工制备的竹微丝相比,由大型智能化竹拉丝设备制备的竹微丝边缘更整齐; 2)与竹微丝单方向编织技术相比,采用纵横向交叉编织技术的竹微丝复合包装材料的抗拉性能更好; 3)竹微丝复合包装材料的拉伸强度远大于PE、PVC等传统塑料包装材料。 戴武军博士 戴武军博士,中山大学教授,湖南工大国家先进包装材料工程研究中心客座教授,在国家重点项目科研中,20年如一日,埋头攻克国际领先关键核心、原始创新技术,取得“以竹代塑新材料、以竹治污新产品等竹类新材料”3项重大科研成果,为其18项国家专利的主研人、第一发明人,出版专著3部,为广东优秀社科著作出版基金资助项目、广东省“九五”规划重点研究课题,获2017、2018省市创新大赛第一名,科技成果转化第一批资助项目,并作为以竹代塑——《碳化复合竹编土工格栅 国家标准》、《碳化复合竹编土工格栅 施工技术规范》等5项国标、省标牵头起草专家。 一 材料制备与性能测定方法 1 材料和仪器 2 竹微丝复合包装材料的制备 3 竹微丝复合材料形态与性能测试 用于编织的0.15mm厚的竹微丝 二 竹编织方法 三 结果与讨论 1 竹微丝的特性和结构 利用大型智能化竹拉丝设备和传统竹篾工匠手工制备的竹微丝电子显微镜图如图2所示。竹微丝的长度约为889 mm,宽度为0.05~0.50 mm,厚度为0.05~0.30 mm。由图2可知:由大型智能化竹拉丝设备制备的竹微丝边缘较齐整,而传统竹篾工匠手工制备的竹微丝边缘呈现锯齿状。 2 竹微丝复合包装材料的力学性能 01 不同竹编织法对复合包装材料性能的影响 02 竹微丝复合包装材料与传统塑料袋的性能对比 四 结论 竹微丝卷筒 创新点 与现有技术相比,竹微丝复合包装材料制备方法和工艺流程有如下创新: 1)本复合新材料,以可再生、资源丰富的生物质竹材为原料,具有绿色环保、可降解的优点。利用薄竹片智能碾压揉搓顺梳成丝技术、竹丝智能微孔负压吸引复合成线技术、智能浅碳化改善相容性技术等现代技术,并按照一定比例辅以黏结剂、柔韧剂等高分子辅料,该处理方法不但能够保持竹微丝的力学强度,还起到连接、增效作用,增加竹微丝的柔韧性。 2)竹微丝复合包装材料参照传统竹丝编织技艺,进行现代竹线编织,工艺流程简单,生产成本较低,量产后其成本与普通塑料袋接近。 3)竹微丝复合包装材料可代替一般的塑料包装材料,可被加工成日常使用的包装袋、饭盒、水杯等产品,还可用于纺织业、建筑材料、军工、医疗,以及汽车、火车、高铁、飞机、航天器的内饰板材等领域,能有效降低塑料的使用量,从而减少塑料对环境的污染。 往期回顾 精彩推荐选取0.7~1年竹龄的竹子,截成一定规格的竹筒,再进行剖篾,加工成篾片,利用手工或竹拉丝设备顺着篾片的径向剖出宽度为0.05~0.50 mm、厚度为0.05~0.30 mm的竹微丝(竹丝或细薄竹片的规格可根据应用功能和要求而定);采用已取得国家专利的浅碳化法技术(《一种原竹材半成品物理法智能化控制碳化处理设备》,专利号CN201720791583.3),改善竹微丝的相容性、稳定性;再将竹微丝与高分子辅料(柔韧剂、黏接剂)按照一定比例(各组分的质量分数为:竹微丝为85%~98%,黏接剂为1%~9%,柔韧剂为0.1%~8.0%)制备成竹线复合材料;最后采用传统竹编织技术将竹线复合材料进行编织,并在竹微丝与竹微丝之间、相邻竹微丝的接口处采用黏接剂粘接,即得竹微丝复合包装材料。