一种槟榔纤维的制备方法及其应用

本发明属于复合材料制备，具体涉及一种槟榔纤维的制备方法及其应用。

背景技术：

1、在我国，槟榔主要种植在海南、台湾及云南等地区。槟榔是海南省第一大热带经济作物，2017年全省槟榔种植面积达233.7万亩，占我国总量的95％以上，种植及初加工产值约190亿元，是海南省230万农民的主要经济来源。槟榔的纤维外壳由大量的纤维素以及不同比例的半纤维素、木质素、果胶等物质组成。槟榔果的坚硬外壳(果皮部分)占整个果实质量和体积的60％～80％，而外壳纤维组分中的半纤维素含量为35％～64.8％，木质素13.0％～26.0％。长度和直径是决定纤维强度的重要参数之一。槟榔纤维长约30～60毫米，直径28～90毫米，其强度性能甚至要强于植物纤维中最常用的椰子纤维。采用槟榔纤维制备水泥基复合材料可以大大消耗槟榔产业经济中的副产品以及食用槟榔的废弃物，起到节约资源、美化环境的效果。目前国内外对槟榔纤维综合利用的研究及产业化开发相对较少，尤其在建筑材料业的利用仍是空白。本专利拟提出一种从槟榔中回收用于制备水泥基复合材料的植物纤维的方法，以推进食用槟榔副产品和废弃物的资源化再利用，实现经济效益和社会效益双赢。

2、目前对于槟榔纤维的加工处理都是以软化后便于食用为主，虽然也有些研究将槟榔纤维制作成短纤维加入到复合材料中，但同样是以软化为主，对槟榔纤维的使用量也较小，无法实现大规模的再生利用和较高的经济效益。而将其进行硬化处理提升强度后加入到水泥基材料中，使其可以应用到建筑材料领域，可以实现大规模的再生利用和较高的经济效益。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种槟榔纤维的制备方法及其应用，通过一系列简易、快速、低能耗的回收和处理工艺，获得可用于制备水泥基复合材料的植物型纤维，能够大量消耗槟榔废弃物，达到性能优越、绿色环保的目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种槟榔纤维的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一，拍打：将槟榔纤维进行机器拍打1-2小时，对结团、结絮的槟榔纤维进行疏松、拍散；

5、步骤二，清洗：将步骤一拍打后的槟榔纤维进行清水漂洗1-2小时，去除槟榔纤维上附着的果皮、果核杂物；

6、步骤三，蒸馏：对步骤二清洗后的槟榔纤维以10-20℃/小时的速度升温至600摄氏度以上，进行蒸馏6-8小时，使槟榔纤维中的糖分、碱类物质充分析出；

7、步骤四，碱洗：采用质量浓度2-4％的碱水对步骤三蒸馏后的槟榔纤维进行高温煮洗1-2小时，去除槟榔纤维中的果糖、有机物质，随后自然降温至室温，倒掉碱洗水，换上清水继续进行煮洗1-2小时；

8、步骤五，烘干：采用烘干炉对步骤四碱洗后的槟榔纤维以5-10℃/小时的速度升温至800℃以上并恒温1-2小时，之后取出进行翻动，再重复烘干步骤1-2次，直至槟榔纤维含水率降至2％以下；

9、步骤六，筛分：采用纤维筛分机将步骤五烘干后的槟榔纤维中，长度30毫米以下、直径30毫米以下的纤维去除，得到植物型纤维，即槟榔纤维。

10、本发明还提供了基于上述槟榔纤维的应用，所述槟榔纤维用于制备水泥基材料。

11、所述水泥基材料通过力学性能公式评价，其纤维断能指数计算公式如下：

12、

13、其中：ee为弹性拉伸长度；ep为塑性拉伸长度；ek为断裂拉伸长度；s为拉伸力；e为拉伸长度；a为纤维横截面积。

14、与现有技术相比，本发明所取得的有益效果在于：

15、(1)本发明所制备的用于制备水泥基材料的槟榔纤维取材绿色环保、来源广泛，既节省了制作成本，又能就地取材。

16、(2)本发明通过蒸馏和碱洗，可以充分去除槟榔纤维中的有机物，大大提高制备的槟榔纤维力学性能，同时通过碱洗和烘干，使槟榔纤维具有较低的含水率和较大的孔隙率，可以使其在于水泥基材料制备中发挥内养护的作用，满足甚至提高水泥基材料的力学性能。

17、(3)本发明可以定量的评价回收槟榔纤维的力学性能，便于改善工程中应用的效率和效果。

技术特征：

1.一种槟榔纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种槟榔纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种槟榔纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种槟榔纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种槟榔纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.基于权利要求1-5所述任意一种槟榔纤维的应用，其特征在于：所述的槟榔纤维用于制备水泥基材料。

7.根据权利要求6所述的一种槟榔纤维的应用，所述水泥基材料通过力学性能公式评价，其纤维断能指数计算公式如下：

技术总结
一种槟榔纤维的制备方法及其应用，方法包括：将槟榔纤维进行机器拍打，对结团、结絮的槟榔纤维进行疏松、拍散；将拍打后的槟榔纤维进行清水漂洗；对清洗后的槟榔纤维进行蒸馏；采用碱水对蒸馏后的槟榔纤维进行高温煮洗，随后自然降温至室温，倒掉碱洗水，换上清水继续进行煮洗；对碱洗后的槟榔纤维进行烘干，重复烘干，直至槟榔纤维含水率降至2％以下；采用纤维筛分机将烘干后的槟榔纤维中，长度30毫米以下、直径30毫米以下的纤维去除，得到槟榔纤维；所述槟榔纤维用于制备水泥基材料；本发明通过一系列简易、快速、低能耗的回收和处理工艺，获得可用于制备水泥基复合材料的植物型纤维，能够大量消耗槟榔废弃物，达到性能优越、绿色环保的目的。

技术研发人员：高山,李栩森,冯祥波,袁克阔
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21