專利名稱：一種玉米秸稈鉛筆的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米秸稈鉛筆的制備方法，屬輕工產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉛筆是人們常用的一種文化學(xué)習(xí)用品。據(jù)報道，我國每年向世界市場提供60 70 億支的鉛筆，是世界第一大鉛筆出口國，而木桿鉛筆是鉛筆出口的主要品種，該出口量年消耗約20多萬立方米的木材。我國人均林木占有率遠(yuǎn)低于世界平均水平，在世界排名位于第 107位，木桿鉛筆所用的木材主要是椴木，而我國椴木樹種較匱乏，優(yōu)質(zhì)椴木生長周期長達(dá) 60 70年。因此，木桿鉛筆出口雖換取了外匯，但以優(yōu)質(zhì)木材資源的大量輸出作為代價，這對我國森林資源和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展無異于竭澤而漁。近幾年鉛筆市場競爭激烈，個體和鄉(xiāng)鎮(zhèn)鉛筆廠也大批出現(xiàn)，生產(chǎn)工藝的落后，更造成了木材資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。為保護(hù)森林資源和生態(tài)環(huán)境，積極開發(fā)木桿鉛筆的替代品生產(chǎn)， 是鉛筆產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必然選擇，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，市場應(yīng)用前景非常廣闊。申請?zhí)枮镃N200710156987.6的專利，公開了一種廢紙代替木材制造鉛筆的方法，其步驟是將廢紙粉碎成粉狀，與脲醛樹脂膠粘劑混合制得，脲醛樹脂膠粘劑采用甲醛 70%、尿素、二氧化氫0.5%、氯化氨1.5% (質(zhì)量比)混合，經(jīng)60°C反應(yīng)5h，再經(jīng)脫水 20%制得，該專利沒有說明膠粘劑中游離甲醛的含量，并且即使脲醛樹脂游離甲醛的含量低，在鉛筆使用的過程中，固化的脲醛樹脂也會釋放出甲醛，這對使用者將產(chǎn)生污染；申請?zhí)枮镃N01232829. 4的專利，公開了一種在鉛筆芯外面卷多層廢報紙制備紙卷鉛筆的方法， 鉛芯和各紙層之間使用動物膠環(huán)保粘合劑和食用級木化添加劑粘合連接，該專利沒有公開膠粘劑具體的性質(zhì)以及鉛筆桿的結(jié)合強(qiáng)度；申請?zhí)枮?111983. 1的專利，公開了一種植物秸稈鉛筆的制作方法，但所用的秸稈必須去根、稍和葉，并進(jìn)行清洗，這也造成了秸稈資源的浪費(fèi)。目前，我國秸稈總量已達(dá)7. 95億t，并且，該產(chǎn)量每年以1. 25億t的速度穩(wěn)步增長，預(yù)計2010年我國作物秸稈總量將達(dá)到8. 75億t。在我國秸稈資源中，糧食作物秸稈占秸稈總量的89. 9%。我國秸稈利用的主要途徑有農(nóng)民家用燃料；養(yǎng)殖用飼料；秸稈直接還田作為肥料；造紙等工業(yè)原料。由于農(nóng)民生活水平的逐步改善，農(nóng)村將秸稈作為家用燃料的傳統(tǒng)方式已發(fā)生變化，所以，燃料用量顯著減少；另外，因國家強(qiáng)行關(guān)閉對環(huán)境帶來嚴(yán)重污染的秸稈造紙廠，又減少了秸稈利用的又一重要途徑。秸稈大量剩余，被隨處堆棄并被焚燒的現(xiàn)象較為普遍，不僅造成秸稈資源的浪費(fèi)，對交通以及生態(tài)環(huán)境也造成了污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種玉米秸稈鉛筆的制備方法， 所用的玉米秸稈稍、葉和稈全利用，所用的膠粘劑是以回收的聚對苯二甲酸乙二酯制得，原料資源巨大，成本低廉；該制備工藝簡單，制備技術(shù)成熟可靠。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的一種玉米秸稈鉛筆的制備方法，按以下步驟完成(1)預(yù)處理玉米秸稈將玉米秸稈晾干，干燥至含水質(zhì)量百分比小于15%，粉碎，過篩，收集粒徑小于20 目的玉米秸稈全粉，密封備用；(2)將干燥的玉米秸稈全粉加入到高速混合機(jī)中，高壓噴入異氰酸酯膠粘劑，室溫攪拌共混lOmin，得共混料；(3)將共混料灌裝到鉛筆模壓機(jī)中，熱壓，進(jìn)筆芯，冷壓，外表油漆裝飾；所述的異氰酸酯膠粘劑選自下列之一 二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯和端異氰酸酯聚氨酯；所述的多苯基多亞甲基多異氰酸酯是由50%二苯基甲烷二異氰酸酯與50%官能度大于2以上的多異氰酸酯組成的混合物，官能度為2. 6 2. 7，粘度(25°C )為150 250mPa. s，高活性游離的異氰酸酯基質(zhì)量含量為31. 5%。所述的端異氰酸酯聚氨酯，按以下方法制得向反應(yīng)釜中，加入回收的聚對苯二甲酸乙二酯碎料100質(zhì)量份、二甘醇胺30 50質(zhì)量份，攪拌，加熱至190 220°C，反應(yīng)2h， 得聚酯-酰胺多元醇，降溫至75 80°C，加入甲苯二異氰酸酯195 225質(zhì)量份，攪拌反應(yīng) 1，得端異氰酸酯聚氨酯膠粘劑；所述的端異氰酸酯聚氨酯，含高活性游離的異氰酸酯基質(zhì)量百分比為19 25% ；所述的聚酯-酰胺多元醇羥值為150 200mgK0H/g，酸值小于lmgKOH/g ；所述的二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯和二甘醇胺，均為市售工業(yè)級化工產(chǎn)品；所述的異氰酸酯膠粘劑占玉米秸稈全粉質(zhì)量的1 10%，進(jìn)一步優(yōu)先的異氰酸酯膠粘劑占玉米秸稈全粉質(zhì)量的2 4% ；所述的鉛筆模壓機(jī)由兩個同心管組成，內(nèi)管為實心管，直徑比筆芯直徑大0. Imm, 外管為空心圓形或六角邊形，共混料灌裝到兩個同心管之間；步驟(3)所述的熱壓，溫度為140 150°C，壓力為4MPa，每毫米直徑的鉛筆熱壓時間為0. 6min，例如，制備直徑為8mm的鉛筆，則熱壓時間為4. 8min ；步驟( 所述的筆芯，是指浸涂端異氰酸酯膠粘劑的筆芯；步驟(3)所述的進(jìn)筆芯，是鉛筆模壓機(jī)實心管先出，筆芯沿同方向進(jìn)。步驟(3)所述的進(jìn)筆芯，是鉛筆模壓機(jī)實心管先出，筆芯沿同方向進(jìn)。本發(fā)明制得的玉米秸稈鉛筆，按中華人民共和國輕工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2774-2006 檢測筆桿的結(jié)合牢度將制得的鉛筆浸入(30士》°C的水面下lh，取出后反向擰動筆桿兩端，筆桿無開膠現(xiàn)象，達(dá)到了 QB/T2774-2006規(guī)定的筆桿結(jié)合牢度標(biāo)準(zhǔn)；另外，筆桿類似木材的自然外觀，可切削、卷削，符合人們的使用習(xí)慣。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的新型鉛筆的制備方法具有以下顯著特點(1)本玉米秸稈鉛筆，是以我國資源巨大的農(nóng)業(yè)剩余物玉米秸稈替代木材制得，玉米秸稈屬一年生再生資源，原料資源巨大，價格低廉，所以，該產(chǎn)品的工業(yè)化不僅為該原料資源的再利用提供了新途徑，而且對我國環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。(2)在本發(fā)明產(chǎn)品的制備，無甲醛等有害氣體以及廢液、廢渣產(chǎn)生，生產(chǎn)的產(chǎn)品不含甲醛，對環(huán)境以及使用者均無污染。
(3)本發(fā)明的鉛筆筆桿結(jié)合牢度之所以達(dá)到QB/T2774-2006標(biāo)準(zhǔn)，是因為使用了端異氰酸酯聚氨酯膠粘劑，該膠粘劑含高活性游離的異氰酸酯基，屬反應(yīng)型膠粘劑，在熱壓的條件下，一方面與玉米秸稈全粉表面的纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素羥基(-0H)反應(yīng)生成氨基甲酸酯，使得玉米秸稈全粉結(jié)構(gòu)單元間產(chǎn)生化學(xué)鍵合，另一方面，異氰酸酯基還可以與水反應(yīng)生成取代脲甚至二脲和三脲等結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與生成的氨基甲酸酯共同與玉米秸稈大分子中的纖維素等大分子形成氫鍵，使得原材料大分子之間進(jìn)一步締合，導(dǎo)致筆桿固化后膠層韌性好，結(jié)合牢度強(qiáng)。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于實施例，該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員對本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實施例1 3向反應(yīng)釜中，加入回收聚對苯二甲酸乙二酯碎料、二甘醇胺，攪拌，加熱至190 2200C，反應(yīng)2h，得聚酯-酰胺多元醇；降溫至75 80°C，加入甲苯二異氰酸酯，攪拌反應(yīng) 3h，得端異氰酸酯聚氨酯膠粘劑；實施例1 3所用的原料投料及產(chǎn)品的性能測試見表1.表 權(quán)利要求
1.一種玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于按以下步驟完成(1)預(yù)處理玉米秸稈將玉米秸稈晾干，干燥至含水質(zhì)量百分比小于15%，粉碎，過篩，收集粒徑小于20目的玉米秸稈全粉，密封備用；(2)將干燥的玉米秸稈全粉加入到高速混合機(jī)中，高壓噴入異氰酸酯膠粘劑，室溫攪拌共混lOmin，得共混料；(3)將共混料灌裝到鉛筆模壓機(jī)中，熱壓，進(jìn)筆芯，冷壓，外表油漆裝飾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于所述的異氰酸酯膠粘劑選自下列之一 二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯和端異氰酸酯聚氨
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于所述的端異氰酸酯聚氨酯，制備方法如下向反應(yīng)釜中，加入回收的聚對苯二甲酸乙二酯碎料100質(zhì)量份、二甘醇胺30 50質(zhì)量份，攪拌，加熱至190 220°C，反應(yīng)2h，得聚酯-酰胺多元醇，降溫至 75 80°C，加入甲苯二異氰酸酯195 225質(zhì)量份，攪拌反應(yīng)池，得端異氰酸酯聚氨酯膠粘劑；其中，所述的聚酯-酰胺多元醇羥值為150 200mgK0H/g，酸值小于lmgKOH/g ；端異氰酸酯聚氨酯，含高活性游離的異氰酸酯基質(zhì)量百分比為19 25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于所述的異氰酸酯膠粘劑占玉米秸稈全粉質(zhì)量的2 4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于所述的鉛筆模壓機(jī)由兩個同心管組成，內(nèi)管為實心管，直徑比筆芯直徑大0. 1mm，外管為空心圓形或六角邊形，共混料灌裝到兩個同心管之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于步驟C3)所述的熱壓， 溫度為140 150°C，壓力為4MPa，每毫米直徑的鉛筆熱壓時間為0. 6min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鉛筆的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的筆芯，是指浸涂異氰酸酯膠粘劑的筆芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于步驟C3)所述的進(jìn)筆芯，是鉛筆模壓機(jī)實心管先出，筆芯沿同方向進(jìn)。
全文摘要
一種玉米秸稈鉛筆的制備方法，其特征在于該鉛筆的制備，將玉米秸稈干燥、粉碎為小于20目的玉米秸稈全粉；將異氰酸酯膠粘劑和玉米秸稈全粉共混，將混合料熱壓，進(jìn)筆芯，冷壓制得。該方法制得的鉛筆，具有類似木材的自然外觀，筆桿結(jié)合牢度高，以玉米秸稈替代木材，我國原料資源巨大，價格低廉。
文檔編號B43K3/00GK102205766SQ20111008314
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者匡贊輝 申請人:匡贊輝