CN102205765A - 一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法 - Google Patents

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一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，其特征在于该铅笔的制备，将废塑料筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎；将麦秸晾干，干燥，粉碎，过筛；将干燥的麦秸全粉和片状废塑料碎料，高速混合，再喷入异氰酸酯胶粘剂，搅拌共混；将喷胶共混料灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。该方法制得的铅笔，具有类似木材的自然外观，笔杆结合牢度高，以麦秸和废塑料替代木材，我国原料资源巨大，价格低廉，对我国环境保护具有非常重要的意义。

Description

一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法
技术领域
本发明涉及一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，属轻工产品技术领域。
背景技术
我国小麦面积约1亿亩，年产麦秸约1000亿余斤，我国麦秸传统利用的主要途径有：农民家用燃料；养殖用饲料；秸秆直接还田作为肥料；造纸等工业原料。由于农民生活水平的逐步改善，农村将秸秆作为家用燃料的传统方式已发生变化，所以，燃料用量显著减少；另外，因国家强行关闭对环境带来严重污染的秸秆造纸厂，又减少了麦秸利用的又一重要途径。麦秸大量剩余，被随处堆弃并被焚烧的现象较为普遍，不仅造成秸秆资源的浪费，而且焚烧后短时间内直接向大气中排放大量的二氧化碳，对环境造成了严重的污染。
铅笔是人们常用的一种文化学习用品。据报道，我国每年向世界市场提供60～70亿支的铅笔，是世界第一大铅笔出口国，而木杆铅笔是铅笔出口的主要品种，该出口量年消耗约20多万立方米的木材。我国人均林木占有率远低于世界平均水平，在世界排名位于第107位，木杆铅笔所用的木材主要是椴木，而我国椴木树种较匮乏，优质椴木生长周期长达60～70年。因此，木杆铅笔出口虽换取了外汇，但以优质木材资源的大量输出作为代价，这对我国森林资源和生态环境的发展无异于竭泽而渔。为保护森林资源和生态环境，积极开发木杆铅笔的替代品生产，是铅笔产业进一步发展的必然选择，社会效益和经济效益显著，市场应用前景非常广阔。
申请号为CN200710156987.6的专利，公开了一种废纸代替木材制造铅笔的方法，其步骤是：将废纸粉碎成粉状，与脲醛树脂胶粘剂混合制得，脲醛树脂胶粘剂采用甲醛70％、尿素28％、二氧化氢0.5％、氯化氨1.5％(质量比)混合，经60℃反应5h，再经脱水20％制得，该专利没有说明胶粘剂中游离甲醛的含量，并且即使脲醛树脂游离甲醛的含量低，在铅笔使用的过程中，固化的脲醛树脂也会释放出甲醛，这对使用者将产生污染；申请号为CN01232829.4的专利，公开了一种在铅笔芯外面卷多层废报纸制备纸卷铅笔的方法，铅芯和各纸层之间使用动物胶环保粘合剂和食用级木化添加剂粘合连接，该专利没有公开胶粘剂具体的性质以及铅笔杆的结合强度。
发明内容
本发明的技术任务是弥补现有技术的不足，提供一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，该方法原料资源巨大，成本低廉；该制备工艺简单，制备技术成熟可靠。
本发明的技术方案如下：
本发明的一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，按以下步骤完成：
(1)预处理废塑料
将废塑料筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎成小于1cm2的片状碎料，备用；
(2)预处理麦秸
将麦秸晾干，干燥至含水质量百分比小于15％，粉碎，过筛，收集粒径小于40目的麦秸全粉，密封备用；
(3)将干燥的麦秸全粉和片状废塑料碎料，加入到高速混合机中，再高压喷入异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混10min，得喷胶共混料；
(4)将喷胶共混料灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰；
所述的废塑料选自下列之一：废聚乙烯、废聚丙烯和废聚苯乙烯；
所述的麦秸全粉和片状废塑料的质量比为100∶10～40；
所述的异氰酸酯胶粘剂选自下列之一：二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和端异氰酸酯聚氨酯预聚物；
所述的多苯基多亚甲基多异氰酸酯是由50％二苯基甲烷二异氰酸酯与50％官能度大于2以上的多异氰酸酯组成的混合物，官能度为2.6～2.7，黏度(25℃)为150～250mPa.s，高活性游离的异氰酸酯基的质量含量为31.5％。
所述的端异氰酸酯聚氨酯预聚物，按以下方法制得：向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100∶30～50，加热至70～85℃，保温180min，测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20～28％，冷却，出料；
所述的二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯，均为市售工业级化工产品；
所述的蓖麻油系工业级蓖麻油，羟值为164mg KOH/g，水分含量低于质量百分比0.5％以下；
所述的异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的1～10％，进一步优先的异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的0.5～3％；
所述的铅笔模压机由两个同心管组成，内管为实心管，直径比笔芯直径大0.1mm，外管为空心圆形或六角边形，共混料灌装到两个同心管之间；
步骤(4)所述的热压，温度为140～150℃，压力为4MPa，每毫米直径的铅笔热压时间为0.6min，例如，制备直径为8mm的铅笔，则热压时间为4.8min；
步骤(4)所述的笔芯，是指浸涂端异氰酸酯胶粘剂的笔芯；
步骤(4)所述的进笔芯，是铅笔模压机实心管先出，笔芯沿同方向进。
本发明制得的农业剩余物麦秸/废塑料铅笔，按中华人民共和国轻工业行业标准QB/T2774-2006检测笔杆的结合牢度：将制得的铅笔浸入(30±2)℃的水面下1h，取出后反向拧动笔杆两端，笔杆无开胶现象，达到了QB/T2774-2006规定的笔杆结合牢度标准；另外，笔杆类似木材的自然外观，可切削、卷削，符合人们的使用习惯。
与现有技术相比较，本发明的农业剩余物麦秸/废塑料铅笔有以下显著特点：
(1)本农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，是以我国资源巨大的麦秸和废塑料替代木材制得，二者均为再生资源，原料资源巨大，价格低廉，所以，该产品的工业化，不仅为这两种资源的再利用提供了新途径，而且对我国环境保护具有重要的意义。
(2)本发明产品的制备，无甲醛等有害气体以及废液、废渣产生，生产的产品不含甲醛，对环境以及铅笔的使用者均无污染。
(3)本发明的铅笔笔杆结合牢度之所以达到QB/T2774-2006标准，是因为使用了异氰酸酯胶粘剂，该胶粘剂含高活性游离的异氰酸酯基，属反应型胶粘剂，在热压的条件下，一方面与麦秸全粉表面的纤维素、半纤维素以及木质素羟基(-OH)反应生成氨基甲酸酯，使得麦秸全粉结构单元间产生化学键合，另一方面，异氰酸酯基还可以与水反应生成取代脲甚至二脲和三脲等结构，该结构与生成的氨基甲酸酯共同与麦秸全粉大分子中的纤维素等大分子形成氢键，使得原材料大分子之间进一步缔合，使用的废塑料属热塑性塑料，在热压时，热熔的废塑料对麦秸形成渗透，导致笔杆固化后胶层韧性好，结合牢度强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例，该领域专业人员对本发明技术方案所作的改变，均应属于本发明的保护范围内。
实施例1
将废聚乙烯筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎成小于1cm2的片状碎料，备用；
将麦秸晾干，干燥至含水质量百分比小于15％，粉碎，过筛，收集粒径小于40目的麦秸全粉，密封备用；
将干燥的麦秸全粉和片状聚乙烯碎料，加入到高速混合机中，高压喷入二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混10min，得喷胶共混料；其中麦秸全粉和片状片状聚乙烯碎料的质量比为100∶10；二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的0.5％；
将喷胶共混料灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰。
实施例2：麦秸全粉和片状废聚乙烯烯碎料的质量比为100∶25，二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂占麦秸粉绝干质量的2％，其它同实施例1。
实施例3：麦秸全粉和片状废聚乙烯碎料的质量比为100∶40，二苯基甲烷二异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的3％，其它同实施例1。
实施例4
将废聚丙烯筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎成小于1cm2的片状碎料，备用；
将麦秸晾干，干燥至含水质量百分比小于15％，粉碎，过筛，收集粒径小于40目的麦秸全粉，密封备用；
将干燥的麦秸全粉和片状废聚丙烯碎料，加入到高速混合机中，高压喷入多苯基多亚甲基多异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混10min，得喷胶共混料；其中，麦秸全粉和片状废聚丙烯碎料的质量比为100∶10；多苯基多亚甲基多异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的0.5％。
实施例5：麦秸全粉和片状废聚丙烯碎料的质量比为100∶25，多苯基多亚甲基多异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的2.5％，其它同实施例4。
实施例6：麦秸全粉和片状废聚丙烯碎料的质量比为100∶40，多苯基多亚甲基多异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的4％，其它同实施例4。
实施例7
将废聚苯乙烯筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎成小于1cm2的片状碎料，备用；
将麦秸晾干，干燥至含水质量百分比小于15％，粉碎，过筛，收集粒径小于40目的麦秸全粉，密封备用；
端异氰酸酯聚氨酯预聚物的制备：向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100∶30，加热至70～85℃，保温180min，冷却，出料；测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为27.5％；
将干燥的麦秸全粉和片状聚苯乙烯碎料，加入到高速混合机中，再高压喷入端异氰酸酯聚氨酯预聚物，室温搅拌共混10min，得喷胶共混料，其中麦秸全粉和片状聚苯乙烯碎料的质量比为100∶10，端异氰酸酯聚氨酯预聚物占麦秸全粉绝干质量的0.5％；
将喷胶共混料灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰；
实施例8：麦秸全粉和片状废聚苯乙烯碎料的质量比为100∶25，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100∶40，测端异氰酸酯聚氨酯预聚物含高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为24.8％，端异氰酸酯聚氨酯预聚物占麦秸全粉绝干质量的2％，其它同实施例7。
实施例9：麦秸全粉和片状废聚苯乙烯碎料的质量比为100∶40，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100∶50，测端异氰酸酯聚氨酯预聚物含高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20.4％，端异氰酸酯聚氨酯预聚物胶粘剂占麦秸粉绝干质量的3％，其它同实施例7。
实施例1～9制得铅笔，按中华人民共和国轻工业行业标准QB/T2774-2006检测其笔杆结合牢度，均为不开胶，说明本专利生产农业剩余物麦秸/废塑料铅笔，笔杆结合牢度达到了QB/T2774-2006所规定的标准。

Claims (3)

1.一种农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，其特征在于按以下步骤完成：
(1)预处理废塑料
将废塑料筛分掉砂子、石子和金属固体杂质，再磨碎成小于1cm2的片状碎料，备用；其中，所述的废塑料选自下列之一：废聚乙烯、废聚丙烯和废聚苯乙烯；
(2)预处理麦秸
将麦秸晾干，干燥至含水质量百分比小于15％，粉碎，过筛，收集粒径小于40目的麦秸全粉，密封备用；
(3)将干燥的麦秸全粉和片状废塑料碎料，加入到高速混合机中，再高压喷入异氰酸酯胶粘剂，室温搅拌共混10min，得喷胶共混料；其中，所述的异氰酸酯胶粘剂选自下列之一：二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和端异氰酸酯聚氨酯预聚物；麦秸全粉和片状废塑料的质量比为100∶10～40；异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的0.5～10％；
(4)将喷胶共混料灌装到铅笔模压机中，热压，进笔芯，冷压，外表油漆装饰；其中，所述的铅笔模压机由两个同心管组成，内管为实心管，直径比笔芯直径大0.1mm，外管为空心圆形或六角边形，喷胶共混料灌装到两个同心管之间；所述的热压，温度为140～150℃，压力为4MPa，每毫米直径的铅笔热压时间为0.6min；笔芯是指浸涂异氰酸酯胶粘剂的笔芯；进笔芯是铅笔模压机实心管先出，笔芯沿同方向进。
2.根据权利要求1所述的农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，其特征在于所述的异氰酸酯胶粘剂占麦秸全粉绝干质量的0.5～3％。
3.根据权利要求1所述的农业剩余物麦秸/废塑料铅笔的制备方法，其特征在于所述的端异氰酸酯聚氨酯预聚物，按以下方法制得：向反应釜中，加入甲苯二异氰酸酯和蓖麻油，甲苯二异氰酸酯和蓖麻油的质量比为100∶30～50，加热至70～85℃，保温180min，测其高活性游离的异氰酸酯基质量百分比为20～28％，冷却，出料。
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