一種秸稈類代木包裝材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種秸稈類代木包裝材料及其制備方法，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下：秸稈100份，淀粉15~30份，醋酸乙烯?乙烯共聚乳液2~8份，石蠟3~10份，賴氨酸二異氰酸酯1~4份，硫代二丙酸二月桂酯1~3份，聚酞胺纖維2~6份。利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈為主要材料，添加淀粉作為膠黏劑，將其鋪料至模具并進行熱壓，最終成型為板材，無甲醛等有害物質(zhì)的釋放，制得的包裝材料安全環(huán)保，可以替代木材類包裝，不僅可以降低生產(chǎn)成本，也充分利用了農(nóng)作物秸稈材料等廢棄物。
【專利說明】
一種秸稈類代木包裝材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于包裝材料技術領域，具體涉及一種秸桿類代木包裝材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 我國屬于少林國家，木材蓄積量、人均木材消耗量、人均森林資源的過量采伐和不 合理消耗已使我國面臨森林資源危機。面對如此形勢，除了大力營造人工林和高效利用現(xiàn) 有森林資源外，積極拓寬不依賴于木材資源的代用原料生產(chǎn)人造板，緩解森林資源危機，是 無可非議的選擇。我國曾提出過"以鋼代木"和"以塑代木"等措施，它對緩和木材供需矛盾 起過一定作用，但從目前立足于可持續(xù)發(fā)展的觀點來看，卻并不能解決根本問題。首先，鋼 和塑料是高能耗的產(chǎn)品，假設生產(chǎn)鋸材的能耗為1，那么生產(chǎn)等量鋼材的能耗則為40,塑料 為30,水泥為5;其次，我國也不是一個能源資源豐富的國家，煤、石油實際上是不可再生的 資源。如果生產(chǎn)大量的鋼、塑料等去代替木材，在解決木材資源短缺的同時，我們又會面臨 能源危機。
[0003] 人類可再生資源主要是植物，包括木材、竹子和農(nóng)作物的秸桿等。木材的再生周期 在七年以上，竹子的再生周期是3-5年，而農(nóng)作物的再生周期為一年或不到一年。從利用效 率和利用成本來說，以農(nóng)作物秸桿為原料最有利。再者，農(nóng)作物與人類共存。人口越多，需求 的農(nóng)作物也越多，相生相息，永不枯竭。這一屬性足以表明農(nóng)作物的巨大利用價值和在實現(xiàn) 人類可持續(xù)發(fā)展方針中的重要地位。農(nóng)作物秸桿是糧食作物和經(jīng)濟作物生產(chǎn)中的副產(chǎn)物， 主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大部分組成，是一種可供開發(fā)與綜合利用的可再生資 源。雖然我國非木材植物纖維原料資源豐富，種類繁多，但除部分用作燃料、飼料、原料和肥 料外，大部分被廢棄而任其腐爛或燒掉。這不但是一種浪費，而且嚴重地污染了環(huán)境。據(jù)統(tǒng) 計，將其變廢為寶，用于人造板加工的數(shù)量未超過總產(chǎn)量的千分之二。可見開發(fā)非木材原料 發(fā)展我國的人造板工業(yè)有很大潛力。在我國、印度等國，棉桿大多作為生活燃料或堆積在田 間路旁，任其腐爛。這樣不僅容易加重來年的病蟲害，也是一種資源浪費。在一些規(guī)模較大 的產(chǎn)區(qū)，大量棉桿大多就地燒毀，不僅給每年春耕整地、鋪膜播種帶來諸多困難，同時還造 成大氣污染、土壤礦化、火災事故等大量的經(jīng)濟和生態(tài)問題。近幾年來棉花種植成本增加， 一定程度上打擊了棉農(nóng)的積極性，充分利用棉花生產(chǎn)剩余物可在一定程度上增加農(nóng)民的收 入。因此無論從資源、環(huán)境還是農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展角度來看，解決棉桿的出路問題都具有積 極意義。
[0004] 植物纖維原料經(jīng)過備料工序，加工成具有一定幾何形狀的碎料或纖維，用有機膠 黏劑或無機膠黏劑，采用熱壓成型或冷壓成型成板，產(chǎn)品表現(xiàn)出一定的物理力學性能。其性 能的好壞在很大程度上取決于纖維界面與膠黏劑的膠接強度。從膠接的觀點分析，任何一 種高強度的膠接，都取決于膠黏劑的理化特性、被膠接材料的性質(zhì)和膠接的條件。其中，前 兩者是關鍵。不同性質(zhì)的被膠接材料要求不同性質(zhì)的膠黏劑，因為膠接界面所發(fā)生地物理、 化學等方面的變化，是由膠黏劑的性質(zhì)和被膠接材料的性質(zhì)共同決定的。試驗證明，由于秸 桿類原料(如麥秸、稻草等)顆粒有光滑蠟質(zhì)層，顆粒之間摩擦力較小，傳統(tǒng)的膠黏劑極難滲 入到板的微粒內(nèi)部，膠合過程中難以形成"膠釘"，故板的平面抗拉強度極小。同時，原料中 高含量的二氧化硅也會妨礙脲醛樹脂對秸桿的膠合，即使增大施膠量，板的膠合性能往往 也達不到要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種秸桿類代木包裝材料及其制備方法，利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿為主要 材料，添加淀粉作為膠黏劑，將其鋪料至模具并進行熱壓，最終成型為板材，無甲醛等有害 物質(zhì)的釋放，制得的包裝材料安全環(huán)保，可以替代木材類包裝，不僅可以降低生產(chǎn)成本，也 充分利用了農(nóng)作物秸桿材料等廢棄物。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為： 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿100份，淀粉15~30份， 醋酸乙烯-乙烯共聚乳液2~8份，石蠟3~10份，賴氨酸二異氰酸酯1~4份，硫代二丙酸二月 桂酯1~3份，聚酞胺纖維2~6份。
[0007] 所述的一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿100份，淀 粉20~26份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液3~7份，石蠟5~8份，賴氨酸二異氰酸酯2~3份，硫代二 丙酸二月桂酯1.2~2.4份，聚酞胺纖維3~5份。
[0008] 所述的一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿100份，淀 粉24份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5份，石蠟6份，賴氨酸二異氰酸酯2.5份，硫代二丙酸二 月桂酯2份，聚酞胺纖維4份。
[0009] 所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入堿液預處理2~6h，然后干燥至含水率不超過15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為20%~30%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱20~30min，繼續(xù)以1~5°C/min的升溫 速度升溫熱壓，維持160~180°C，保壓10~15min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0010] 步驟1)中所述堿液為質(zhì)量濃度為5~10%的氫氧化鈉溶液。
[0011] 步驟1)中堿液預處理4h。
[0012] 步驟3)中干燥至含水率為25%。
[0013] 步驟4)中升溫速度位3°C/min，維持170°C，保壓12min。
[0014] 有益效果： 本發(fā)明利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿為主要材料，添加淀粉作為膠黏劑，將其鋪料至模具并進 行熱壓，最終成型為板材，無甲醛等有害物質(zhì)的釋放，制得的包裝材料安全環(huán)保，可以替代 木材類包裝，不僅可以降低生產(chǎn)成本，也充分利用了農(nóng)作物秸桿材料等廢棄物。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿100份，淀粉15份，醋 酸乙烯-乙烯共聚乳液2份，石蠟3份，賴氨酸二異氰酸酯1份，硫代二丙酸二月桂酯1份， 聚酞胺纖維2份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液預處理4h，然后干燥至含水率不超 過 15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為25%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱25min，繼續(xù)以3°C/min的升溫速度升 溫熱壓，維持170°C，保壓12min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0017] 實施例2 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿1〇〇份，淀粉30份，醋 酸乙烯-乙烯共聚乳液8份，石蠟10份，賴氨酸二異氰酸酯4份，硫代二丙酸二月桂酯3 份，聚酞胺纖維6份。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液預處理4h，然后干燥至含水率不超 過 15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為25%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱25min，繼續(xù)以3°C/min的升溫速度升 溫熱壓，維持170°C，保壓12min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0019] 實施例3 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿1〇〇份，淀粉20份，醋 酸乙烯-乙烯共聚乳液3份，石蠟5份，賴氨酸二異氰酸酯2份，硫代二丙酸二月桂酯1.2 份，聚酞胺纖維3份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液預處理4h，然后干燥至含水率不超 過 15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為25%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱25min，繼續(xù)以3°C/min的升溫速度升 溫熱壓，維持170°C，保壓12min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0021] 實施例4 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿100份，淀粉26份，醋 酸乙烯-乙烯共聚乳液7份，石蠟8份，賴氨酸二異氰酸酯3份，硫代二丙酸二月桂酯2.4 份，聚酞胺纖維5份。
[0022]制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液預處理4h，然后干燥至含水率不超 過 15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為25%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱25min，繼續(xù)以3°C/min的升溫速度升 溫熱壓，維持170°C，保壓12min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0023] 實施例5 一種秸桿類代木包裝材料，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下:秸桿1〇〇份，淀粉24份，醋 酸乙烯-乙烯共聚乳液5份，石蠟6份，賴氨酸二異氰酸酯2.5份，硫代二丙酸二月桂酯2 份，聚酞胺纖維4份。
[0024]制備方法，包括如下步驟： 1) 將秸桿粉碎，加入質(zhì)量濃度為8%的氫氧化鈉溶液預處理4h，然后干燥至含水率不超 過 15%; 2) 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均 勻得膠黏劑； 3) 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠 液與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為25%，取出； 4) 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100°C，加熱25min，繼續(xù)以3°C/min的升溫速度升 溫熱壓，維持170°C，保壓12min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。
[0025] 對比例1 本實施例的秸桿類代木包裝材料與實施例5的區(qū)別僅在于，不添加醋酸乙烯-乙烯共聚 乳液和聚酞胺纖維，其他組分及其含量同實施例5，制備方法參照實施例5。
[0026] 對比例2 本實施例的秸桿類代木包裝材料與實施例5的區(qū)別僅在于，不添加石蠟和賴氨酸二異 氰酸酯，其他組分及其含量同實施例5,制備方法參照實施例5。
[0027]性能考察的指標為靜曲強度(M0R)、內(nèi)結(jié)合強度（IB)和24h吸水厚度膨脹率（24h TS)〇
[0028] 檢測方法：按照國家標準GB/T4897.1-4897.7-2003和國家人造板及飾面人造板 物化性能試驗方法GB/T17657-1999進行。
[0029] 實施例1~5及對比例1和2的包裝材料的性能測試結(jié)果見表1。

【主權(quán)項】
1. 一種秸桿類代木包裝材料，其特征在于，組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下：秸桿loo 份，淀粉15~30份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液2~8份，石蠟3~10份，賴氨酸二異氰酸酯1~4 份，硫代二丙酸二月桂酯1~3份，聚酞胺纖維2~6份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸桿類代木包裝材料，其特征在于，組分及各組分的質(zhì)量 份數(shù)如下:秸桿100份，淀粉20~26份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液3~7份，石蠟5~8份，賴氨酸 二異氰酸酯2~3份，硫代二丙酸二月桂酯1.2~2.4份，聚酞胺纖維3~5份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸桿類代木包裝材料，其特征在于，組分及各組分的質(zhì)量 份數(shù)如下:秸桿100份，淀粉24份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液5份，石蠟6份，賴氨酸二異氰 酸酯2.5份，硫代二丙酸二月桂酯2份，聚酞胺纖維4份。4. 權(quán)利要求1至3中任意一項所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，其特征在于 包括如下步驟： 將秸桿粉碎，加入堿液預處理2~6h，然后干燥至含水率不超過15%; 將淀粉、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、賴氨酸二異氰酸酯和硫代二丙酸二月桂酯混合均勻 得膠黏劑； 將步驟2)的膠黏劑加入到步驟1)的秸桿中，加入石蠟、聚酞胺纖維不斷攪拌直至膠液 與秸桿碎料充分均勻接觸，然后干燥至含水率為20%~30%，取出； 熱壓，將步驟3)的碎料壓實，升溫到100 °C，加熱20~30min，繼續(xù)以1~5 °C/min的升溫速 度升溫熱壓，維持160~180°C，保壓10~15min，出樣得到秸桿類代木包裝材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中 所述堿液為質(zhì)量濃度為5~10%的氫氧化鈉溶液。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中 堿液預處理4h。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟3)中 干燥至含水率為25%。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種秸桿類代木包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中 升溫速度位3 °C /min，維持170 °C，保壓12min。
【文檔編號】B27N1/02GK106079014SQ201610478111
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】顧建芳
【申請人】蘇州市鼎立包裝有限公司