一種制備聚乙烯醇稻稈復(fù)合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備聚乙烯醇稻稈復(fù)合材料的方法，包括稻稈原料處理、制備包覆液、制備聚乙烯醇包覆的稻稈、半干燥、熱壓、脫模工序。包覆過稱中，溶劑用量采用雙重約束，既保障了充分包覆，又節(jié)約了干燥時間和能量。采用半干燥法既降低了能量消耗，同時促進了熱壓過程中稻稈之間的粘接。相對于直接混合熱壓工藝，本發(fā)明解決了聚乙烯醇在復(fù)合材料中的聚集現(xiàn)象，所制備的復(fù)合材料組成、結(jié)構(gòu)、性能均勻，色澤良好，強度高，過程環(huán)保，所制備的復(fù)合材料可用于制造生活用品、裝飾品、及工農(nóng)業(yè)輔助品；也可以與木材或塑料進行進一步復(fù)合，制造性價比較高的生活用品、裝飾品、及工農(nóng)業(yè)輔助品。
【專利說明】一種制備聚乙烯醇稻稈復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，屬于作物秸桿深加工利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是水稻種植大國，全國水稻種植面積4億畝，占全國耕地面積的22%，這使得稻桿成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)量巨大的一種副產(chǎn)物。在以前，稻桿用來喂牲畜及用作燃料，如今，這兩種途徑的稻桿消耗量已極少，因為農(nóng)業(yè)耕作方式及農(nóng)村生活方式發(fā)生了巨大變化。很多稻桿被在田間燒掉，既浪費了資源，又污染了環(huán)境，還給交通等行業(yè)帶來嚴重困難。
[0003]稻桿是一種優(yōu)質(zhì)天然材料，我國古代就有將稻桿用作建筑材料、生活用品材料的傳統(tǒng)。高分子材料的出現(xiàn)和發(fā)展開辟了使用稻桿制造環(huán)保復(fù)合材料的新篇章。已有的研究報道表明稻桿可以用作高分子材料的填料，也可以用作復(fù)合材料的主體材料。添加少量稻桿可以降低高分子材料的密度、價格，增強高分子材料的環(huán)境相容性。已報道的與稻桿制備復(fù)合材料的高分子材料類型涉及聚乙烯、聚乳酸、脲醛樹脂等。在各種與稻桿進行復(fù)合的高分子材料中，聚乙烯醇是較優(yōu)異的一種。聚乙烯醇在結(jié)構(gòu)方面與稻桿相近，兩者之間有較強的相容性，所制備的復(fù)合材料性能優(yōu)異，同時聚乙烯醇分子量高，不揮發(fā)，材料生產(chǎn)過程中不釋放有毒有害物質(zhì)，生產(chǎn)環(huán)境友好性極高。已有的制造聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法中，將稻桿與聚乙烯醇直接混合然后熱壓，盡管得到了性能較好的復(fù)合材料，但聚乙烯醇在復(fù)合材料中存在嚴重的聚集現(xiàn)象，難以實現(xiàn)均勻分布，不利于稻桿之間的充分粘接，影響了材料的性能。針對這種問題，本發(fā)明開發(fā)了一種制備結(jié)構(gòu)和性能均勻性好的聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，解決熱壓法制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料時聚乙烯醇的聚集問題，提高聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料組成、結(jié)構(gòu)、性能的均勻性，提高復(fù)合材料的強度，使復(fù)合材料保持稻桿本身的色澤，增加使用者對稻桿復(fù)合材料的認同感和被接受程度，增強稻桿復(fù)合材料的市場吸引力，提高人們的環(huán)保意識。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，包括下列步驟:
(1)、稻桿原料處理:將稻桿干燥后短切，或短切后剪切，或直接粉碎制成稻桿碎料；
(2)、制備稻桿包覆用聚乙烯醇水溶液:將聚乙烯醇加入水中，70°C~90°C攪拌直至溶解，水的用量(以mL為單位)與稻桿的質(zhì)量(以g為單位)之比> 4:1，每克聚乙烯醇用水8mL~20mL ；
(3)、制備聚乙烯醇包覆的稻桿:趁熱將聚乙烯醇溶液澆入稻桿原料中，攪勻；
(4)、聚乙烯醇包覆稻桿的半干燥:聚乙烯醇包覆稻桿濕物料在40°C~80°C下進行干燥，干燥至含水量在13%~34%之間，干燥過程中將稻桿間歇攪拌或撕裂，防止結(jié)成大塊；(5)、熱壓:將半干燥的聚乙烯醇包覆稻桿裝入模具中，在130°C~200°C，10MPa~50MPa條件下，熱壓IOmin~30min ；
(6)、脫模:冷卻至室溫后脫模，然后進行修整。
[0006]進一步地，配制聚乙烯醇水溶液時，每克聚乙烯醇用水為15 mL。
[0007]進一步地，在步驟(3)中，不是將包覆聚乙烯醇的稻桿完全干燥，而是在80°C以下干燥至含水量在13%~34%之間，優(yōu)選為20%。這樣做不僅節(jié)省了能量，而且物料中殘余的水能促進稻桿表面的聚乙烯醇的塑化，促進表面包覆聚乙烯醇的稻桿料之間實現(xiàn)粘合。
[0008]本發(fā)明所述的方法制備的聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料組成、結(jié)構(gòu)、性能均勻，色澤良好，強度高，施膠之后可以代替木材或塑料，用于制造生活用品、裝飾品、及工農(nóng)業(yè)輔助品；也可以與木材或塑料進行進一步復(fù)合，制造性價比較高的生活用品、裝飾品、及工農(nóng)業(yè)輔助品O
[0009]本發(fā)明所述的制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，由于先將聚乙烯醇包覆于稻桿表面，因而減少了稻桿與模具的直接接觸，使復(fù)合材料能充分保持稻桿本來的色澤，增加復(fù)合材料的用戶親和力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明按【具體實施方式】一所述方法，固定短切稻桿用量，改變聚乙烯醇的添加量，并按每克聚乙烯醇用水15mL的關(guān)系改變水的用量所制備的復(fù)合材料的拉伸強度?？梢?，隨聚乙烯醇用量的增加，復(fù)合材料的拉伸強度不斷增加，但拉伸強度增大的比率隨聚乙烯醇用量的增加而減小。
[0011]圖2為本發(fā)明按【具體實施方式】一所述方法制備的復(fù)合材料的拉伸強度與通過直接混合后熱壓所制備的復(fù)合材料的拉伸強度的對比圖，可見本發(fā)明所述方法制備的復(fù)合材料的拉伸強度提高了 31.6%，這是由于本發(fā)明所述方法能使聚乙烯醇在稻桿表面均勻分布，從而實現(xiàn)稻桿之間的良好粘接。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
將稻桿曬干后短切為2cm的小段。稱取100克短切稻桿，置于攪拌罐內(nèi)。稱取40克聚乙烯醇，加入到620mL水中，于90°C攪拌溶解。趁熱將聚乙烯醇溶液倒入盛有碎稻桿的攪拌罐內(nèi)，攪拌均勻。將濕物料裝于不銹鋼盤內(nèi)，在65°C干燥至含水量為20%，間歇攪拌或撕裂，防止結(jié)成大塊。將干燥后的物料裝入模具中，然后在150°C、18MPa的條件下熱壓15min。冷卻至室溫后脫模，修整。復(fù)合材料的拉伸強度達9.62MPa。
[0013]實施例2
將稻桿曬干后短切為3cm的小段，然后通過錨式粉碎機剪切粉碎。稱取100克粉碎稻桿，置于攪拌罐內(nèi)。稱取40克聚乙烯醇，加入到620mL水中，于90°C攪拌溶解。趁熱將聚乙烯醇溶液倒入盛有碎稻桿的攪拌罐內(nèi)，攪拌均勻。將濕物料裝于不銹鋼盤內(nèi)，在65°C干燥至含水量為20%，間歇攪拌或撕裂，防止結(jié)成大塊。將干燥后的物料裝入模具中，然后在150°C、18MPa的條件下熱壓15min。冷卻至室溫后脫模，修整。復(fù)合材料的拉伸強度達10.35MPa。
[0014]實施例3將稻桿曬干，通過秸桿粉碎機粉碎。稱取100克粉碎稻桿，置于攪拌罐內(nèi)。 稱取30克聚乙烯醇，加入到450mL水中，于90°C攪拌溶解。趁熱將聚乙烯醇溶液倒入盛有碎稻桿的攪拌罐內(nèi)，攪拌均勻。將濕物料裝于不銹鋼盤內(nèi)，在80°C干燥至含水量為15%，間歇攪拌或撕裂，防止結(jié)成大塊。將干燥后的物料裝入模具中，然后在145°C、12MPa的條件下熱壓13min。冷卻至室溫后脫模，修整。復(fù)合材料的拉伸強度達8.04MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，包括下列步驟: (1)、稻桿原料處理:將稻桿干燥后短切，或短切后剪切，或直接粉碎制成稻桿碎料； (2)、制備稻桿包覆用聚乙烯醇水溶液:將聚乙烯醇加入水中，70°C~90°C攪拌直至溶解，水的用量(以mL為單位)與稻桿的質(zhì)量(以g為單位)之比> 4:1，每克聚乙烯醇用水8mL~20mL ； (3)、制備聚乙烯醇包覆的稻桿:趁熱將聚乙烯醇溶液澆入稻桿原料中，攪勻； (4)、聚乙烯醇包覆稻桿的半干燥:聚乙烯醇包覆稻桿濕物料在40°C~80°C下進行干燥，干燥至含水量在13%~34%之間，干燥過程中將稻桿間歇攪拌或撕裂，防止結(jié)成大塊； (5)、熱壓:將半干燥的聚乙烯醇包覆稻桿裝入模具中，在130°C~200°C，10MPa~50MPa條件下，熱壓IOmin~30min ； (6)、脫模:冷卻至室溫后脫模，然后進行修整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，其特征在于，配制聚乙烯醇水溶液時，每克聚乙烯醇用水為15 mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚乙烯醇稻桿復(fù)合材料的方法，其特征在于，在步驟(3)中，將稻桿干燥至含水量2.0%。
【文檔編號】C08L97/02GK103483842SQ201310408454
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】吳傳保, 尹健美, 曾湘暉, 劉利江 申請人:九江學(xué)院