一種秸稈生物質(zhì)的改性及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)和塑料工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種秸桿來(lái)源的復(fù)合材料，也就是用礦石粉和助劑對(duì)秸桿粉進(jìn)行改性獲得適塑改性秸桿粉，以及改性秸桿粉與塑料的進(jìn)一步復(fù)合形成的新材料和秸塑產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]秸桿生物質(zhì)存量巨大，既是廢棄物也是資源，因而具有廣泛的應(yīng)用潛力。但是，無(wú)論用秸桿做沼氣還是加工紙漿，都會(huì)帶來(lái)廢渣廢液，導(dǎo)致“以廢生廢”。秸桿生物質(zhì)全價(jià)利用或?qū)⒔諚U加工過(guò)程中的廢渣(灰分)進(jìn)行利用，具有重要意義。秸桿生物質(zhì)替代木質(zhì)纖維素制備秸塑產(chǎn)品，是解決上述問(wèn)題的途徑之一。
[0003]鑒于將植物纖維材料與塑料復(fù)合能夠?qū)崿F(xiàn)秸桿的全價(jià)利用和具備環(huán)境友好性質(zhì)，目前已經(jīng)得到的應(yīng)用，也能夠說(shuō)明本發(fā)明的可行性和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。如申請(qǐng)?zhí)枮?00410021704.3的專(zhuān)利申請(qǐng)以100份高壓聚乙烯配比10-60份重鈣粉制備改性塑料，具備耐磨、抗沖擊和抗老化的特點(diǎn)，但是該專(zhuān)利沒(méi)有添加秸桿粉。申請(qǐng)?zhí)枮?00610030671.8的專(zhuān)利申請(qǐng)以超細(xì)木粉、超細(xì)礦石粉和廢塑料熔融攪拌成型后直接形成產(chǎn)品，但是該專(zhuān)利沒(méi)有形成改性秸桿粉材料，而是直接生產(chǎn)成品。申請(qǐng)?zhí)枮?01310029919.9的專(zhuān)利申請(qǐng)以蒙脫石懸浮液注入木粉中，以增強(qiáng)木粉提高木塑復(fù)合材料的界面相容性，提高木粉的使用效率，但是木塑產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中需要干燥，顯然與秸塑材料追求的適塑性特征不相符。
[0004]全價(jià)利用秸桿開(kāi)發(fā)秸塑材料替代木塑材料面臨的主要問(wèn)題是:第一，秸桿具有多孔結(jié)構(gòu)，總?cè)葜匦?，?.4左右，而塑料的總?cè)葜貫?.0左右；第二，秸桿超微結(jié)構(gòu)中顯現(xiàn)復(fù)雜性，尤其是親水基團(tuán)的存在影響秸桿生物質(zhì)的適塑性。由于以上的原因，秸桿粉在與塑料基料混合時(shí)容易與塑料基料分離并團(tuán)聚，造成塑料內(nèi)部有序結(jié)構(gòu)的破壞，反而有可能降低復(fù)合材料的強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述情況，發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索，選擇秸桿作為材料，采用總?cè)葜貫?.0左右的礦石粉增加秸桿粉的質(zhì)量；同時(shí)，采用酯化劑和偶聯(lián)劑對(duì)秸桿粉進(jìn)行改性，以獲得改性秸桿粉。本發(fā)明還針對(duì)改性秸桿粉的特點(diǎn)，對(duì)利用改性秸桿粉開(kāi)發(fā)秸塑新材料和產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行了研究，通過(guò)加入相應(yīng)助劑以增強(qiáng)秸塑的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
[0006]具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種秸桿生物質(zhì)的改性方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
a)將秸桿粉碎至70-800目，并且烘干至水分含量為1.5-31% ；
b)先對(duì)秸桿粉進(jìn)行加熱干燥，升溫至70-150°C，并保持10分鐘以上，隨后加入礦物基原料，在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行高速混合，混合過(guò)程中依次加入酯化劑和偶聯(lián)劑，其中以秸桿粉為100份計(jì)，礦物基原料的用量為90-300份，酯化劑的用量為0.5-25份，偶聯(lián)劑的用量為0-5.5 份 c)各組分充分混合后，保持混合并維持溫度在80-18(TC，保持10分鐘以上，獲得改性稻桿粉。
[0007]在優(yōu)選的情況下，步驟a)中秸桿被粉碎至80-250目，水分含量為4_10% ;步驟b)中秸桿粉被加熱至80-120°C ;步驟c)中維持溫度為110-130°C。
[0008]優(yōu)選地，所述礦物基原料是指石英粉、云母粉碳酸鈣、滑石粉、碳酸鈣、硅灰石、硅酸鈣、玻璃微珠、硫酸鋁、粉煤灰等二價(jià)或三價(jià)礦物原料或多種礦石的混合物；所述酯化劑是指馬來(lái)酸酐、乙酸、己內(nèi)酰胺、鄰苯二甲酸酐、琥拍酸酐、丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚異丁烯、乙丙三元橡膠或者上述一或多種酯化劑的復(fù)合；所述偶聯(lián)劑是指商業(yè)的硅烷偶聯(lián)劑、異氰酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或者上述一或多種偶聯(lián)劑的復(fù)合。
[0009]優(yōu)選地，所述的礦物基原料是指商用的上述礦石原料所粉碎的粉末，粒度為80-3000目，烘干至于水分含量到1.5-31%。
[0010]更優(yōu)選地，所述的礦物基原料的粒度為優(yōu)選120-1600目，水分含量為4-12%。
[0011]本發(fā)明還公開(kāi)了根據(jù)上述改性方法所制成的改性秸桿生物質(zhì)材料。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)一種所述改性秸桿生物質(zhì)材料的使用方法，其特征在于，將該改性秸桿生物質(zhì)材料與塑料母料在加入接枝劑和增塑劑的情況下塑化復(fù)合形成秸塑母料，其中以改性秸桿生物質(zhì)為100份計(jì)，塑料母料的用量為99-550份，接枝劑的用量為1.0-5.5份，增塑劑的用量為0.5-5.5份。
[0013]優(yōu)選地，所述接枝劑是二乙胺-二甲基亞砜、多聚甲醛或具備類(lèi)似功能的原料，或者是數(shù)種前述接枝劑的復(fù)合；所述增塑劑是指鄰苯二甲酸二辛酯、二丁酯或者是一或多種前述增塑劑的復(fù)合；塑料母料包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(Ρ0Μ)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯醚(ΡΡ0)或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)中的1種或至少2種的組合，或者是回收的廢舊塑料。
[0014]優(yōu)選地，將該改性秸桿生物質(zhì)材料與塑料母料直接復(fù)合加工成秸塑藤條，以替代全塑料藤條，其中以改性秸桿生物質(zhì)為100份計(jì)，塑料母料的用量為100-550份，另外其中秸塑藤條被加工成扁形或圓形，由單股或多股編織而成。
[0015]更優(yōu)選地，該秸塑藤條是由1至3股編織而成。
[0016]有益效果:本發(fā)明的方法制造的改性秸桿生物質(zhì)材料可以替代木粉在木塑行業(yè)中應(yīng)用，形成秸塑新材料；不僅為農(nóng)田秸桿找到新的用途，同時(shí)減少了木材的使用，更為環(huán)境友好。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明公開(kāi)一種對(duì)秸桿改性的方法，通過(guò)對(duì)秸桿改性，增加秸桿粉的容重，以實(shí)現(xiàn)秸桿粉與塑料材料的復(fù)合，從而獲得秸桿來(lái)源的復(fù)合材料，也就是秸桿與礦石粉復(fù)合新材料，本發(fā)明還公開(kāi)通過(guò)將上述改性秸桿粉與塑料復(fù)合來(lái)制造秸桿改性復(fù)合塑料的方法，即通過(guò)將上述改性秸桿粉與塑料進(jìn)一步復(fù)合來(lái)形成秸桿-塑料新材料，即所謂的秸塑或秸塑料。
[0018]本發(fā)明首先將秸桿生物質(zhì)粉碎至一定細(xì)度，與細(xì)度比該秸桿生物質(zhì)小的礦石粉混合復(fù)合形成改性秸桿粉，后者進(jìn)一步與塑料復(fù)合，形成新的替代木塑、替代塑料的新材料和新廣品。
[0019]本發(fā)明的對(duì)秸桿粉進(jìn)行改性的方法利用了礦物質(zhì)粉末對(duì)秸桿粉進(jìn)行改性使之能夠與塑料復(fù)合的特性。所述秸桿粉是指秸桿通過(guò)粉碎加工獲得全價(jià)秸桿粉或秸桿加工過(guò)程中形成的灰分和其它生物基礦物質(zhì)；所述秸桿包括農(nóng)田秸桿，尤其是指水稻、小麥、玉米、高粱、大麥等禾本科植物秸桿和棉花、油菜等作物的秸桿，還包括入侵植物大米草的秸桿，也包括食品加工過(guò)程中的含纖維廢棄物，尤其是指花生殼和銀杏葉提取殘?jiān)取?br>[0020]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。
[0021]實(shí)施例1:
選用稻草秸桿，利用機(jī)械設(shè)備粉碎至80目，干燥至含水量為4% ;在高