一种竹蜡及其提取方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及农林生物资料利用技术领域，具体地说，涉及一种竹蜡及其高效提取方法与应用。
【背景技术】
[0002]林业在我国经济社会发展和生态文明建设中具有重要地位。当前，木材安全是林业发展面临主要问题之一。我国是全球第一大木材进口国，对外依存度接近50%。实施天然林全面保护后供需矛盾将更加尖锐。我国是“竹子王国”，以竹代木不可谓一条有效解决木材安全的重要途径。竹材在壁厚方向上可分为三个部分，最外面很薄的一层为竹青，内层为竹黄，中间层竹肉是竹材工业化利用的主要部分。竹青组织致密、质地坚硬、表面光滑、附有一层蜡质，对水、胶黏剂、涂料润湿性能差，而竹材加工时往往需要用胶黏剂胶合，因此蜡质层严重影响其胶和性能，这也是与木材的最大不同，因此绝大部分的竹加工过程都需要进行去竹青(蜡质层)处理。一般工业上用机械的方法将竹青外表面的蜡质层除去，如磨削、(精)刨等。竹材的去竹青竹黄等物理加工过程中竹材的重量利用率往往低于40%，有60%以上的竹材变成为加工剩余物，这些含有蜡质的竹加工剩余物在大多数竹加工企业往往将此作为燃料，有些小型加工点则直接废弃掉，既浪费资源，又影响环境。
[0003]天然蜡质在当今工业生产中应用十分广泛，应用于化妆品、抛光剂、润滑剂、增塑剂、药品以及高性能燃料的添加成分等。天然蜡质具有化学合成蜡质所无法比拟的优点。目前所得到的商用表皮蜡质只能从少数植物品种中获得，只占全球总蜡生产的4%。随着人们环保意识的不断增强，绿色产品天然蜡质的需求会不断提高。从各种植物加工废料中提取蜡质是最佳途径之一，即可充分回收利用加工废料，又不与人争粮争地。从竹材及竹加工剩余物中提取蜡质及其应用将为天然蜡质的开发利用提供一条必由之路。
[0004]竹加工过程中的机械分离得到的含有蜡质的竹青剩余物中含有大量的其他成分，如纤维素、半纤维素、木质素和抽提物等。这些成分的存在导致蜡质的纯度很低，不能作为开发高附加值天然蜡质应用的原料。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种具有普适性的从竹材及竹加工剩余物中提取竹蜡的方法，即从竹材或竹加工剩余物中高效分离出天然蜡质，并可加以回收利用，分离得到的蜡质可以应用于机械、化工、医药和化妆品等众多领域中，分离后的竹加工剩余物还可以在催化剂作用下有效水解糖化，也可以直接作为燃料或炭化。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种从竹中提取竹蜡的方法，包括如下步骤:
[0007]I)将竹原料充分干燥后粉碎，制得竹粉；
[0008]2)将所述竹粉置于有机溶剂中浸提0.5?8h，所述浸提溶剂与所述竹粉的重量比为I?5:1，或者所述浸提溶剂的体积(以mL计)与所述竹粉的重量(以g计仳为I?5:1;浸提后收集滤液；
[0009]3)将所述滤液蒸馏脱除有机溶剂，得到粗竹蜡；
[0010]4)将所述粗竹蜡用水充分洗涤，过滤，收集滤渣，干燥，即得竹蜡。
[0011]上述方法中，
[0012]所述竹原料包括竹材、竹加工剩余物，尤其是富含竹青的原料。
[0013]所述竹加工剩余物包括来自竹材、竹质人造板、竹质地板、竹家居用品、竹炭、竹纤维、竹工艺品或竹质家具等生产加工过程中产生的竹加工剩余物;所述竹加工剩余物还包括竹加工下脚料。
[0014]为进一步提高竹蜡的提取率，优选地，将所述竹原料粉碎至粒径小于2cm的竹粉。研究发现，在这种粒径范围内更有利于充分提取竹蜡成分，可获得更高的竹蜡提取率。
[0015]优选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、正己烷、石油醚、苯等中的一种或多种的混合物;更优选为氯仿或正己烷。
[0016]优选地，所述浸提温度为室温至所用有机溶剂沸点之间。
[0017]所述浸提方式优选为浸泡或索氏抽提法等。
[0018]优选地，所述脱除有机溶剂的方法为常压蒸馏或减压蒸馏。
[0019]优选地，所述洗涤方法为加入I?5倍重量的水洗涤I?3次;进一步优选地，所述洗涤用水温度为室温至100°C。更进一步优选地，所述洗涤用水温度为80?100°C。
[0020]洗涤的目的是充分去除水溶性杂质充，提高竹蜡品质。
[0021]为了达到适用于不同竹原料(尤其是竹加工剩余物)的目的，可选择优先进行除尘和除杂质预处理后再进行竹蜡提取。
[0022]本发明还包括上述方法制得的竹蜡，及其在机械、化工、医药、化妆品等领域中的应用。
[0023]本发明通过有机溶剂溶解提取竹中的蜡质层，然后再用水洗脱出水溶性的抽提物，利用蒸馏过程可使有机溶剂充分回收再多次重复利用，从而最大限度地降低对环境的污染。水洗后的废液中含有丰富的糖类、淀粉等天然化合物，可以用作营养液灌溉或另作他用，因其天然可降解特性而不会造成环境污染。本发明提高了竹子原料利用率，并通过竹蜡提取回收后的竹加工剩余物仍可用于竹材炭化、生物炼制或直接用作燃料等原有领域，提高了产品附加值且真正实现了零资源浪费。
[0024]利用本发明的方法获得的天然竹蜡具有其特有性质，是非常理想的工业原料，可应用于化妆品、抛光剂、润滑剂、增塑剂、药品以及高性能燃料的主要添加成分等，具有化学合成蜡质所无法比拟的优点。
[0025]本发明提供的提取竹蜡的工艺简单易行、环保低毒、竹蜡提取回收率高，易于实现工业化，应用前景广阔。特别地对于竹加工剩余物的资源重复利用提供了一种新的途径，有利于减少环境污染和资源浪费，提高竹材经济价值，降低成本，增加收入，具有较高的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0026]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0027]实施例1
[0028]—种从竹中提取竹蜡的方法，包括如下步骤:
[0029]I)将竹加工剩余物粉碎至粒径小于2cm，得竹粉；
[0030]2)取10g竹粉加入到500mL氯仿中，室温混匀，40°C下搅拌浸提3h，自然冷却后真空抽滤以固液分离，得到滤液。
[0031]3)将步骤2)得到的滤液加入到旋转蒸发器，在65°C下减压脱除氯仿，得到粗竹蜡。
[0032]4)向步骤3)中蒸干的固体粗蜡中加入3倍重量的80?100 V水，充分搅拌洗涤3次，使得水溶性杂质充分溶解，静置分层，过滤，将滤渣干燥后即可得成品竹蜡。
[0033]实施例2
[0034]一种从竹中提取竹蜡的方法，与实施例1的区别仅在于步骤2)提取溶剂为正己烷。
[0035]实施例3
[0036]—种从竹中提取竹蜡的方法，与实施例1的区别仅在于步骤2)提取方法为索氏提取法，提取时间为2h。
[0037]实施例4
[0038]—种从竹中提取竹蜡的方法，与实施例1的区别仅在于步骤2)提取溶剂的体积(以mL计)与所述竹粉的重量(以g计)比为1:1，浸提时间为8h。
[0039]实验例I竹蜡作为润滑剂添加剂的应用
[0040]向实施例1得到的竹蜡中按一定比例2%缓慢加入基础润滑油，并加热下机械搅拌以加快竹蜡的溶解，制得含竹蜡的混合润滑油。以不添加竹蜡的上述相同的基础润滑油为对照，进行摩擦磨损实验。摩擦磨损实验在往复摩擦磨损试验仪上进行，摩擦副接触形式为点接触，上面为钢球，下面为铝块。添加竹蜡后的混合润滑油加入到接触点，施加一定载荷和时间后，用显微镜或扫描电子显微镜观察铝块磨痕表面形貌。结果表明，从竹加工剩余物中提取的竹蜡作为润滑油添加剂，可以有效地降低摩擦系数，减小磨损，表现出优异的减摩抗磨性能，是一种很有前途的环境友好型润滑油添加剂。
[0041]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种从竹中提取竹蜡的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将竹原料充分干燥后粉碎，制得竹粉； 2)将所述竹粉置于有机溶剂中浸提0.5?8h，所述浸提溶剂与所述竹粉的重量比为I?5:1;浸提后收集滤液； 3)将所述滤液蒸馏脱除有机溶剂，得到粗竹蜡； 4)将所述粗竹蜡用水充分洗涤，过滤，收集滤渣，干燥，即得竹蜡。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、氯仿、正己烷、石油醚、苯中的一种或多种的混合物;优选为氯仿或正己烷。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述竹原料包括竹材、竹加工剩余物。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述竹粉粒径小于2cm。5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述洗涤方法为加入I?5倍重量的水洗涤I?3次。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述洗涤用水温度为室温至100°C;优选为80?100。。。7.权利要求1-6任一项所述方法制得的竹蜡。8.权利要求1-6任一项所述方法制得的竹蜡在机械、化工、医药或化妆品中的应用。
【专利摘要】本发明提供一种竹蜡及其提取方法与应用，所述提取方法包括将竹原料置于有机溶剂中浸提，过滤，收集滤液，将所述滤液脱除有机溶剂得到粗竹蜡，然后用水洗涤，过滤，收集滤渣，干燥，即得竹蜡。本发明提取竹蜡的方法工艺简单易行、环保低毒、竹蜡提取回收率高，易于实现工业化，应用前景广阔。
【IPC分类】C11B11/00
【公开号】CN105602734
【申请号】CN201610173490
【发明人】李志强, 江泽慧, 费本华
【申请人】国际竹藤中心
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月24日