竹纤维加工制备技术经过数年的发展,目前以蒸煮碾压法和梳解法作为较主流的竹纤维开纤方法被广泛应用于市场,其方法虽各具优势,但存在加工工艺复杂,产能低下,软化工艺采用碱煮法对环境污染严重,污水处理能耗大,制备出的竹纤维产物粗、短、硬以及容易出现密实化现象。本文采用竹片反弯拉伸成纤的方法对新鲜竹片进行开纤研究,将新鲜竹材视为由竹纤维增强材料和基体介质复合而成的单向纤维增强复合材料,其在壁厚方向纤维的分布呈现一定规律,使竹材在受到外力载荷的作用下发生弯曲、挤压和拉伸等几何非线性变形,导致竹片产生破裂并出现连续性裂纹,最终竹片基体与竹纤维分离并获得粗纤维。此纤维制备方法具有绿色环保,能耗低的特点,且制备得到的纤维质量更稳定,性能更加优越,纤维细度更加均匀。基于竹片反弯拉伸成纤理论的分析,研制出满足竹片反弯拉伸开纤构想的反弯拉伸开纤实验装置,将竹片经过清水高温高压蒸煮软化后,通过其装置可直接制备出力学性能较为优越的天然竹原纤维。为了提高竹片反弯拉伸成纤法的开纤效率,在满足设备设计合理性的前提下,充分考虑到设备后期工人安装简易性以及设备损坏时维修便捷性,运用CATIA软件对设备装置建立3D模型。本文主要研究内容及结果如下:(1)提出竹材无污染制纤方法,研究反拉弯曲成纤工艺原理,将竹材视为单向纤维增强复合材料,分析竹片反弯拉伸过程中竹片裂纹产生直至破坏的机理,建立竹片弯曲成纤的力学模型。(2)研制竹片反弯拉伸开纤实验装置,通过CATIA软件进行三维建模,确定装置整体尺寸和结构,通过理论分析验证开纤装置的可行性。(3)利用自行组装的实验装置开展竹材成纤实验,研究竹龄、加热时间、温度及开纤机参数对竹材开纤的影响,分别测定传统方法与无污染反拉成纤方法生产的竹纤维细度、拉伸断裂强度及弹性模量等力学性能指标,论证新方法制备的竹纤维性能的优越性。