植物纖維生物復(fù)合材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種植物纖維生物復(fù)合材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年可生成7億多噸秸桿，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。農(nóng)業(yè)副產(chǎn)秸桿已經(jīng)成為污染的新源頭，每年夏收和秋冬之際，總有大量的小麥、玉米等秸桿在田間焚燒，產(chǎn)生了大量濃重的煙霧，不僅成為農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)住鴥?nèi)外在綜合利用秸桿方面，除傳統(tǒng)的將秸桿粉碎還田作有機(jī)肥料外，還開發(fā)了秸桿飼料、秸桿汽化、秸桿發(fā)電、秸桿乙醇、秸桿建材等新產(chǎn)品，但是，利用效率等方面還存在一定的問題。由于秸桿表面有一蠟層，普通的含醛膠粘劑很難產(chǎn)生好的膠合作用，必須對(duì)秸桿進(jìn)行進(jìn)一步的脫蠟處理，這樣勢必增加了能耗和加工成本，而且使用甲醛膠在生產(chǎn)的制品中留下高含量的有毒甲醛物質(zhì)，不環(huán)保;利用聚氨酯膠進(jìn)行秸桿復(fù)合材料的制造也有產(chǎn)業(yè)化的報(bào)道，但是該膠價(jià)格高，制造成本高，而且加工方法單一，一般只能通過熱壓成型制造板材。另外，農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼如花生殼、稻殼、燕麥殼;亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼如椰子殼等也大部分被焚燒，不僅影響環(huán)境，其富含的植物纖維，沒有得到很好的利用。而目前迅猛發(fā)展的物流行業(yè)，急需各類托盤作為物流運(yùn)作過程中重要的裝卸、儲(chǔ)存和運(yùn)輸設(shè)備，并與叉車配套使用。由于各類托盤可以使現(xiàn)代物流業(yè)實(shí)現(xiàn)物品包裝的單元化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，保護(hù)物品，方便物流和商流，具有廣闊市場需求。然而，目前制造物流行業(yè)所用托盤需要消耗大量的天然資源如木材或石油。因此，急需開發(fā)一種既能符合環(huán)保要求，又能使農(nóng)業(yè)廢棄物得以利用，還能滿足日益發(fā)展的物流業(yè)的需求的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種植物纖維生物復(fù)合材料，使農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿、農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼、亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，無需進(jìn)行脫蠟處理就可得到利用。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種植物纖維生物復(fù)合材料，其創(chuàng)新點(diǎn)在于，由植物纖維50?92wt%，生物基復(fù)合增強(qiáng)材料5?40wt%，增塑劑I?10wt%，固化劑2?15wt%組成，上述各組分用量之和為100%;
所述植物纖維為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿，或者農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，分別經(jīng)過機(jī)械粉碎、搓揉、風(fēng)選制得的纖維中的一種或幾種，植物纖維長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%;
所述生物基復(fù)合增強(qiáng)材料為酒糟基生物復(fù)合增強(qiáng)材料或生物藻基生物復(fù)合增強(qiáng)材料的微粉，其蛋白質(zhì)含量為5?30wt %，細(xì)度為80?200目，水份< 10wt%。
[0005]上述植物纖維生物復(fù)合材料中，所述農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、大豆秸桿、油菜籽秸桿、工業(yè)大麻秸桿、亞麻秸桿、水稻秸桿、棉花秸桿中的一種或幾種;所述農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼為花生殼、水稻殼、小麥殼、棉鈴殼、燕麥殼中的一種或幾種;所述亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼為椰子殼、棕櫚果殼中的一種或幾種。
[0006]上述植物纖維生物復(fù)合材料中，所述增塑劑為甘油、硬脂酸中的一種;所述固化劑為脲醛樹脂、酚醛樹脂、聚異氰酸酯中的一種或幾種。
[0007]本發(fā)明的另一目的是:提供一種植物纖維生物復(fù)合材料的應(yīng)用，采用擠壓成型、熱模壓成型或3D打印成型等多種加工方式生產(chǎn)物流用托盤，生活用托盤，包裝盒等多種植物纖維基制品。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)方案:一種上述植物纖維生物復(fù)合材料的應(yīng)用，其創(chuàng)新點(diǎn)在于，上述植物纖維生物復(fù)合材料用于制備植物纖維基制品，具體方法是:
①稱取各個(gè)組分
分別稱取植物纖維50?92wt%，生物基復(fù)合增強(qiáng)材料5?40wt%，增塑劑I?10wt%，固化劑2?15wt%，其中，植物纖維為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿，或者農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，分別經(jīng)過機(jī)械粉碎、搓揉、風(fēng)選制得的纖維中的一種或幾種，植物纖維長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%;生物基復(fù)合增強(qiáng)材料為酒糟基生物復(fù)合增強(qiáng)材料或生物藻基生物復(fù)合增強(qiáng)材料的微粉，其細(xì)度為80?200目，水份<10wt%;備用；
②將步驟①稱取的植物纖維通過傳送帶進(jìn)入攪拌混合容器中，在該容器中噴霧加入步驟①稱取的生物基復(fù)合增強(qiáng)材料微粉，并混合攪拌0.5?1.0h，然后加入步驟①稱取的增塑劑和固化劑，再混合0.5?1.0h，S卩制得植物纖維生物復(fù)合材料；
③取步驟②制得的植物纖維生物復(fù)合材料，放到各個(gè)成型模具中，通過擠壓成型、熱模壓成型或3D打印成型制得植物纖維基制品。
[0009]上述植物纖維生物復(fù)合材料的應(yīng)用中，其所述農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、大豆秸桿、油菜籽秸桿、工業(yè)大麻秸桿、亞麻秸桿、水稻秸桿、棉花秸桿中的一種或幾種;所述農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼為花生殼、水稻殼、小麥殼、棉鈴殼、燕麥殼中的一種或幾種;所述亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼為椰子殼、棕櫚果殼中的一種或幾種;所述增塑劑為甘油、硬脂酸中的一種;所述固化劑為脲醛樹脂、酚醛樹脂、聚異氰酸酯中的一種或幾種。
[0010]上述植物纖維生物復(fù)合材料的應(yīng)用中，其所述植物纖維基制品為物流用托盤、物流用托盤的底座墩、生活用托盤、包裝盒、平式托盤、3D立體托盤。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果是:
①本發(fā)明的植物纖維生物復(fù)合材料中配有適量的生物基復(fù)合增強(qiáng)材料，由于所選用的生物基復(fù)合增強(qiáng)材料為酒糟基生物復(fù)合增強(qiáng)材料或生物藻基生物復(fù)合增強(qiáng)材料，其中含有適量的蛋白質(zhì)而且具有適當(dāng)?shù)募?xì)度，因此，當(dāng)它與經(jīng)過機(jī)械粉碎、搓揉、風(fēng)選制得的長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%的植物纖維復(fù)配后，大大改善了固化劑和植物纖維表面的粘合能力，降低了固化材料的使用量，而且可以減少甲醛的釋放量，這樣，農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物秸桿，或者農(nóng)業(yè)加工副產(chǎn)物果實(shí)殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產(chǎn)物果實(shí)殼所含的植物纖維不需要脫蠟就可應(yīng)用，不僅節(jié)省了能源，降低了加工成本，還解決了焚燒秸桿或加工副產(chǎn)物果實(shí)殼對(duì)環(huán)境損害的問題，也為物流業(yè)開發(fā)了節(jié)省天然資源，價(jià)格低的原材料，技術(shù)效果顯著，社會(huì)效益明顯；
②利用本發(fā)明的植物纖維生物復(fù)合材料可以采用擠壓、熱模壓成型以及3D打印成型等多種加工方式生產(chǎn)物流用托盤，生活用托盤，包裝盒等多種環(huán)保型制品，為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物(廢棄物)找到了更好的出路。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不局限于此。
[0013]實(shí)施例所用原材料除另有說明外均為市售工業(yè)用品，可通過商業(yè)渠道購得。
[0014]實(shí)施例中，所用生物基復(fù)合增強(qiáng)材料為酒糟基生物復(fù)合增強(qiáng)材料，它是中英合資常州市康天新材料科技有限公司產(chǎn)品，型號(hào)為KT 一 102A，其蛋白質(zhì)含量為8?15wt%，細(xì)度為80?200目，水份<8wt%;
實(shí)施例中，所用生物基復(fù)合增強(qiáng)材料為藍(lán)藻基生物復(fù)合增強(qiáng)材料，它是中英合資常州市康天新材料科技有限公司產(chǎn)品，型號(hào)為KT 一 103A，其蛋白質(zhì)含量為6?10wt%，細(xì)度為80?200 目，水份 <10wt%。
[0015]實(shí)施例中，所用玉米秸桿纖維、油菜籽秸桿纖維、工業(yè)大麻秸桿纖維、亞麻秸桿纖維，小麥秸桿纖維、花生殼纖維、稻殼纖維、椰子殼纖維、棕櫚果殼纖維是玉米秸桿、油菜籽稻桿、工業(yè)大麻稻桿、小麥稻桿、花生殼、稻殼、椰子殼、棕櫚果殼分別經(jīng)過機(jī)械粉碎、搓揉、風(fēng)選制得的，其纖維長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%;
實(shí)施例中，所用固化劑脲醛樹脂、酚醛樹脂、聚異氰酸酯(PMDI)均為市售品；
實(shí)施例中，所用增塑劑為甘油，工業(yè)品。
[0016]實(shí)施例1制備玉米秸桿纖維基生活用托盤，
具體步驟如下:
①稱取各個(gè)組分
分別稱取玉米秸桿纖維500g(74.6wt% );酒糟基復(fù)合生物增強(qiáng)材料100g(15wt%);增塑劑甘油10g( 1.5wt%);固化劑60wt%固體含量的脲醛樹脂100g(8.9wt%)，備用；
②將步驟①稱取的玉米秸桿纖維通過傳送帶進(jìn)入攪拌混合容器中，在該容器中噴霧加入步驟①稱取的酒糟基復(fù)合增強(qiáng)材料微粉，并混合攪拌0.5h，然后加入步驟①稱取的增塑劑甘油和固化劑脲醛樹脂，再混合0.5h，即制得玉米秸桿纖維生物復(fù)合材料
③取步驟②制得的玉米秸桿纖維生物復(fù)合材料，依次放到各個(gè)托盤模具中，在150°C熱壓5min即制得玉米秸桿纖維生活用基托盤。
[0017]實(shí)施例2制備小麥秸桿纖維基生活用托盤，
具體步驟如下:
①稱取各個(gè)組分
分別稱取小麥秸桿纖維500g(76wt% )；酒糟基復(fù)合生物增強(qiáng)材料100g( 15.2wt%)；增塑劑甘油10g( 1.5wt%);固化劑60wt%固體含量的酚醛樹脂80g(7.3wt%)，備用；