植物纖維生物復合材料及其應用
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種植物纖維生物復合材料及其應用。
【背景技術】
[0002]我國作為農業(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”。農業(yè)副產秸桿已經成為污染的新源頭，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，產生了大量濃重的煙霧，不僅成為農村環(huán)境保護的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍首。國內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生好的膠合作用，必須對秸桿進行進一步的脫蠟處理，這樣勢必增加了能耗和加工成本，而且使用甲醛膠在生產的制品中留下高含量的有毒甲醛物質，不環(huán)保;利用聚氨酯膠進行秸桿復合材料的制造也有產業(yè)化的報道，但是該膠價格高，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，農業(yè)加工副產物果實殼如花生殼、稻殼、燕麥殼;亞熱帶地區(qū)植物加工副產物果實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作過程中重要的裝卸、儲存和運輸設備，并與叉車配套使用。由于各類托盤可以使現代物流業(yè)實現物品包裝的單元化、規(guī)范化和標準化，保護物品，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)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種植物纖維生物復合材料，使農業(yè)副產物秸桿、農業(yè)加工副產物果實殼、亞熱帶地區(qū)植物加工副產物果實殼，無需進行脫蠟處理就可得到利用。
[0004]實現本發(fā)明目的的技術方案是:一種植物纖維生物復合材料，其創(chuàng)新點在于，由植物纖維50?92wt%，生物基復合增強材料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%;
所述植物纖維為農業(yè)副產物秸桿，或者農業(yè)加工副產物果實殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產物果實殼，分別經過機械粉碎、搓揉、風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%;
所述生物基復合增強材料為酒糟基生物復合增強材料或生物藻基生物復合增強材料的微粉，其蛋白質含量為5?30wt %，細度為80?200目，水份< 10wt%。
[0005]上述植物纖維生物復合材料中，所述農業(yè)副產物秸桿為玉米秸桿、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;所述農業(yè)加工副產物果實殼為花生殼、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)植物加工副產物果實殼為椰子殼、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合材料的應用，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]實現本發(fā)明另一目的的技術方案:一種上述植物纖維生物復合材料的應用，其創(chuàng)新點在于，上述植物纖維生物復合材料用于制備植物纖維基制品，具體方法是:
①稱取各個組分
分別稱取植物纖維50?92wt%，生物基復合增強材料5?40wt%，增塑劑I?10wt%，固化劑2?15wt%，其中，植物纖維為農業(yè)副產物秸桿，或者農業(yè)加工副產物果實殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產物果實殼，分別經過機械粉碎、搓揉、風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%;生物基復合增強材料為酒糟基生物復合增強材料或生物藻基生物復合增強材料的微粉，其細度為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稱取的生物基復合增強材料微粉，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合材料；
③取步驟②制得的植物纖維生物復合材料，放到各個成型模具中，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合材料的應用中，其所述農業(yè)副產物秸桿為玉米秸桿、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;所述農業(yè)加工副產物果實殼為花生殼、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)植物加工副產物果實殼為椰子殼、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合材料的應用中，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)明的技術效果是:
①本發(fā)明的植物纖維生物復合材料中配有適量的生物基復合增強材料，由于所選用的生物基復合增強材料為酒糟基生物復合增強材料或生物藻基生物復合增強材料，其中含有適量的蛋白質而且具有適當的細度，因此，當它與經過機械粉碎、搓揉、風選制得的長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%的植物纖維復配后，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，農業(yè)副產物秸桿，或者農業(yè)加工副產物果實殼，或者亞熱帶地區(qū)植物加工副產物果實殼所含的植物纖維不需要脫蠟就可應用，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物果實殼對環(huán)境損害的問題，也為物流業(yè)開發(fā)了節(jié)省天然資源，價格低的原材料，技術效果顯著，社會效益明顯；
②利用本發(fā)明的植物纖維生物復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物流用托盤，生活用托盤，包裝盒等多種環(huán)保型制品，為農業(yè)副產物(廢棄物)找到了更好的出路。
【具體實施方式】
[0012]以下結合實施例對本發(fā)明做進一步描述，但不局限于此。
[0013]實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]實施例中，所用生物基復合增強材料為酒糟基生物復合增強材料，它是中英合資常州市康天新材料科技有限公司產品，型號為KT 一 102A，其蛋白質含量為8?15wt%，細度為80?200目，水份<8wt%;
實施例中，所用生物基復合增強材料為藍藻基生物復合增強材料，它是中英合資常州市康天新材料科技有限公司產品，型號為KT 一 103A，其蛋白質含量為6?10wt%，細度為80?200 目，水份 <10wt%。
[0015]實施例中，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、棕櫚果殼分別經過機械粉碎、搓揉、風選制得的，其纖維長度為I?10cm，水分含量為8?20wt%;
實施例中，所用固化劑脲醛樹脂、酚醛樹脂、聚異氰酸酯(PMDI)均為市售品；
實施例中，所用增塑劑為甘油，工業(yè)品。
[0016]實施例1制備玉米秸桿纖維基生活用托盤，
具體步驟如下:
①稱取各個組分
分別稱取玉米秸桿纖維500g(74.6wt% );酒糟基復合生物增強材料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稱取的酒糟基復合增強材料微粉，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合材料
③取步驟②制得的玉米秸桿纖維生物復合材料，依次放到各個托盤模具中，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稱取各個組分
分別稱取小麥秸桿纖維500g(76wt% )；酒糟基復合生物增強材料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；