一種用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法，它包括黃蜀葵粉末的制備，電輔加熱高速混合，除濕、造粒，擠出和加工成型等步驟。本發(fā)明提供的用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法，工藝設(shè)計合理，可操作性強，根據(jù)黃蜀葵的纖維特征和理化性質(zhì)，優(yōu)選出制備工藝，制備得到的塑木，強度高，握釘力強，并且木質(zhì)纖維含量高，抗沖擊強度高，環(huán)保性高，是一種優(yōu)良的塑木材料。并且本發(fā)明原料為中藥廢棄物，生產(chǎn)成本較低，原料中植物纖維長、含量高，可將廢棄資源回收再生化，產(chǎn)品沖擊強度等物理性能提高，使用壽命延長，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】一種用黃蜀葵秸稈制備塑木材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及塑木復(fù)合材料生產(chǎn)加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]塑木復(fù)合材料同時具備植物纖維和塑料的優(yōu)點，適用范圍廣，幾乎可涵蓋原木、塑料、塑鋼、鋁合金以及其它類似復(fù)合材料的使用領(lǐng)域，與此同時，也解決了塑料、中藥和農(nóng)業(yè)廢棄資源的再生利用問題。
[0003]其主要特點為:利用廢棄中藥植物資源黃蜀葵莖桿與廢棄塑料作為塑木材料生產(chǎn)原料，原料植物中纖維長度長、含量高，節(jié)約資源，利于環(huán)保。
[0004]由于人類對自然資源的利用，尤其近百年來對大氣、土壤、水質(zhì)、森林造成的破壞，使人類生存環(huán)境受到巨大威脅。如何合理應(yīng)用有限的資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是重大研究課題。
[0005]中藥植物資源豐富，但全國每年產(chǎn)生的植物類藥渣高達數(shù)百萬噸。如不妥善處理，這些藥渣會腐化變質(zhì)，而目前的處理方式主要是堆放、掩埋或焚燒，處理藥渣會造成環(huán)境污染。
[0006]可塑性復(fù)合材料，將中藥廢棄物與廢塑料進行再利用，生產(chǎn)出的產(chǎn)品基本可替代天然木材和其他復(fù)合材料的功能和使用范圍。
[0007]黃蜀葵抗干旱耐稀簿、耐澇，荒山坡地、鹽堿地都可種植，葉徑產(chǎn)量是種子產(chǎn)量的220%，全國栽種面積不斷增加。黃蜀葵花提取物對腎炎、心肌損傷、腦缺血損傷等具有重要的藥理作用。黃蜀葵提取藥用成分后的的廢棄物中含有大量植物纖維。黃蜀葵莖的韌皮纖維發(fā)達，次生韌皮部的外圍有大量的韌皮纖維束分布，纖維素含量高達41.80%，是優(yōu)良的纖維原絲。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中，塑木以鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥稻、花生殼、甘鹿洛、棉稻桿、木薯殘渣等生物質(zhì)纖維為主要原料，這種材料制備得到的塑木，纖維含量低，強度低，握釘力較弱，且膠用量大，環(huán)保性和可加工性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，以黃蜀葵非藥用資源為原料，變廢為寶，提供一種以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，該制備方法制備得到的塑木材料，木質(zhì)纖維含量高，抗沖擊強度高，環(huán)保性高。
[0010]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，其包括以下步驟:
(1)首先取黃蜀葵廢棄莖桿，干燥后，切割粉碎，過60~80目篩，干燥使水分含量為3~8%，得黃蜀葵粉末；
(2)將步驟(1)制備得到的黃蜀葵粉末40~80份，加入廢舊塑料25~40份，采用電輔加熱，電輔加熱的溫度控制在120~150°C,加熱后用高速攪拌機進行攪拌混勻，轉(zhuǎn)速為2000~2200轉(zhuǎn)/分鐘；因為黃蜀葵纖維和塑料是二種完全不同性質(zhì)的原材料，混合難度較大，混合質(zhì)量差直接影響后續(xù)塑木的造粒擠出成型等步驟。因此，本發(fā)明通過大量實驗篩選電輔加熱的溫度，采用該溫度可以使黃蜀葵粉末和廢舊塑料充分混合均勻，從而能制備得到優(yōu)良的塑木混合原料。
[0011](3)除濕:取步驟(2)混合后的黃蜀葵粉末和廢舊塑料混合料進行除濕處理，使混合料的濕度控制在8%以內(nèi)；
(4)造粒:將步驟(3)除濕后的混合料，送到雙螺桿造粒設(shè)備，并添偶聯(lián)劑I~2份，潤滑劑I~4份，其它助劑I~5份，造粒溫度控制在17(T220°C ;本發(fā)明根據(jù)黃蜀葵粉末的性質(zhì)，通過大量實驗篩選造粒的溫度，并加入優(yōu)選量的偶聯(lián)劑，潤滑劑和其它助劑可以制備得到成型性能好的顆粒，為后續(xù)的擠出，成型提供良好的基礎(chǔ)；
(5)擠出:將步驟⑷所造顆粒放入擠出設(shè)備中，在140~170°C溫度下擠出，得到半成
品;
(6)取步驟(5)半成品經(jīng)成型、砂光、壓花和切割工序制備得到塑木制品。
[0012]作為優(yōu)選方案，以上所述的以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，步驟(3)除濕后使混合料的濕度控制在3%~8%以內(nèi)，本發(fā)明通過大量實驗篩選，結(jié)果表明混合料的濕度小于3%~8%以內(nèi)，有利于后續(xù)的造粒步驟。
[0013]作為優(yōu)選方案，以上所述的以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，步驟(4)所述的偶聯(lián)劑為馬來酸酐接枝聚烯烴、酚醛樹脂等硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑；潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸酰胺、油酸酰胺或軟脂酸酰胺等各種塑木潤滑劑，其他助劑包括氯化聚乙烯等相容劑，N-苯基-β萘胺等抗氧化劑，CHIMASS0RB8等光穩(wěn)定劑，各種抗氧防老劑和無鹵膨脹型阻燃劑。
[0014]現(xiàn)有塑木產(chǎn)品制備技術(shù)中，塑木以鋸末、木屑、竹屑、稻殼、麥秸、甘蔗渣、棉秸桿、木薯殘渣等生物質(zhì)纖維為主要原料，與塑料合成的一種復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)這些植物殘渣相比，本發(fā)明優(yōu)選工藝制備得到的黃蜀葵原料具有以下的優(yōu)勢:
首先，以上現(xiàn)有技術(shù)的植物廢棄物制備的塑木材料，由于原料中的纖維較短，有的原料中纖維還較細，在粉碎過程中大量產(chǎn)生小于100目的過細粉末，造成在制粒過程中分散不均勻。由于極性親水木纖維和非極性疏水熱塑性塑料界面之間本來就粘接力小，相容性差，過細粉末更易出現(xiàn)塑木產(chǎn)品側(cè)彎、變形、裂紋、空心、花皮和塑化不良等問題。與以上材料相比較，通過本發(fā)明優(yōu)選方法處理得到的黃蜀葵木質(zhì)纖維長，可達1.66mm,較為粗糙，而且纖維含量高達41.80%，容易產(chǎn)生長度適中的粉末，可以生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)秀的塑木。
[0015]并且，黃蜀葵含有由阿拉伯聚糖(12.30%)、半乳聚糖(13.19%)、鼠李聚糖(8.08%)、淀粉(16.3%)等組成的天然優(yōu)質(zhì)的膠，加入偶聯(lián)劑改性后，可使聚合物的粘度增加，在擠塑過程中，有利于接枝上的硅烷偶聯(lián)劑基團之間的反應(yīng)，使應(yīng)力從較薄弱的基體上轉(zhuǎn)移到改性的界面層和植物纖維上，界面層和纖維承受拉伸應(yīng)力的能力較強，從而復(fù)合材料的拉伸強度得到大大改善。
[0016]再次，半纖維素的分子鏈很短，但支鏈很多，加熱狀態(tài)下更易分解，而木質(zhì)素是由芳香族化合物組成，由于木質(zhì)素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成的空間位阻效應(yīng)使得其表面的羥基很難參與與基體物質(zhì)的反應(yīng)，同時也限制了木質(zhì)素與改性劑的酯化反應(yīng)，給植物纖維熱塑性塑料復(fù)合材料的制備帶來了較大的困難。與現(xiàn)有其他材料相比較，本發(fā)明優(yōu)選得到的黃蜀葵纖維素含量高，但半纖維素和木質(zhì)素含量相對都較低，更加有利于制備優(yōu)良的塑木材料，本發(fā)明優(yōu)選得到的黃蜀葵纖維和現(xiàn)有技術(shù)纖維相比情況如表1所示:
表1本發(fā)明黃蜀葵纖維與常見秸桿纖維的比較
【權(quán)利要求】
1.一種以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)首先，取黃蜀葵曬干后，進行切割粉碎，然后再進行精細粉碎，過60~80目篩，制備得到水分含量為3~8%的黃蜀葵粉末； (2)將步驟(1)制備得到的黃蜀葵粉末40~80份，加入廢舊塑料25~40份，采用電輔加熱，電輔加熱的溫度控制在120~150°C,加熱后用高速攪拌機進行攪拌混勻,轉(zhuǎn)速為2000~2200轉(zhuǎn)/分鐘； (3)除濕:取步驟(2)混合后的黃蜀葵粉末和廢舊塑料混合料進行除濕處理，使混合物的濕度控制在8%以內(nèi)； (4)造粒:將步驟(3)除濕后的混合料，送到雙螺桿造粒設(shè)備，并添加偶聯(lián)劑I~2份，潤滑劑I~4份，其它助劑I~5份，造粒溫度控制在17(T220°C ； (5)擠出:將步驟(4)所造顆粒放入擠出設(shè)備中，在140~170°C溫度下擠出，得到半成品； (6)取步驟(5)半成品經(jīng)滾壓成型、砂帶砂光、壓花機壓花和切割工序制備得到塑木制品O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，其特征在于，步驟(3)除濕后使混合物的濕度控制在3%~8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，其特征在于，步驟(4)所述的偶聯(lián)劑為馬來酸酐接枝聚烯烴、酚醛樹脂或鈦酸脂偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以黃蜀葵秸桿加工生產(chǎn)塑木材料的方法，其特征在于，步驟(4)所述的潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸酰胺、油酸酰胺或軟脂酸酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的用黃蜀葵秸桿制備塑木材料的方法，其特征在于，步驟(4)所述的其它助劑為相容劑氯化聚乙烯，光穩(wěn)定劑CHIMASSORB8，抗氧防老劑N-苯基-β萘胺或無鹵膨脹型阻燃劑。
【文檔編號】C08L1/02GK103525111SQ201310494845
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】陳佩東, 段金廒, 嚴輝 申請人:南京中醫(yī)藥大學(xué)