CN102731019A - 利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，包括有以下步骤：1)将黄姜皂素纤维废渣经风干、粉碎、过筛达40-100目；2)按质量份数取步骤1）所得黄姜皂素纤维废渣50～100份，胶粘剂5～20份、固化剂5～10份和改性材料3～6份，混合均匀，然后将所得物料放入模具中压实；3）在温度为50～200℃，压力为1.5～2.5MPa，热压时间10-60min，冷却脱模熟化后即可得到复合板基材。本发明制备板材有利于实现资源的再利用，具有明显的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，属于资源化技术和材料生产技术领域。
背景技术
传统皂素生产工艺一般采用“自然发酵-酸解-提取皂素”的流程。传统工艺的皂素废渣是黄姜等中药原材料经过高温酸解后，除去了其中的淀粉、蛋白质和纤维素等的剩余物质以及提取皂素后所剩的固体粉状物，是发酵酸解之后产生的废渣。直接分离法是近几年应用的黄姜皂素生产的新技术，采用物理方法先将黄姜中纤维、淀粉分离出来后，再进行“发酵-酸解-提取皂素”，该方法减少了水、盐酸等原材料消耗，使得后续的污水排放及污染负荷均大大减少，但是该工艺所产生的大量的纤维渣不是丢弃就是堆放在厂区，既污染了环境浪费了资源，又阻碍了直接分离法技术的进一步推广应用。
目前家具建材行业对板材的需求与日俱增，直接砍伐森林制备木材不仅破坏生态环境而且价格昂贵，因此新型绿色建筑板材的研究开发是建筑业现代化发展的必然趋势。利用废弃的农作物例如秸秆、木屑、刨花等制备人造板材是目前的研究热点，而利用工业废弃物制备板材更具市场前景，符合循环经济理念。
中国专利公开文件CN101235614A主要是利用皂素废渣中所含的淀粉通过加热产生粘性从而替代板材粘合剂，因此该方法的前提是废渣中必须含有一定量的淀粉而且需要挤掉废渣中的28-42%的水分，长期放置后的皂素废渣中的淀粉已腐化变质很明显是不能起到很好的粘接作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其对皂素废渣中的淀粉含量没有限制要求，适用性更广，工艺简单易行，解决皂素行业新老工艺的发展瓶颈及历史遗留问题，促进该行业的清洁生产技术进步。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于包括有以下步骤：
1)将黄姜皂素纤维废渣经风干、粉碎、过筛达40-100目；
2)按质量份数取步骤1）所得黄姜皂素纤维废渣50～100份，胶粘剂5～20份、固化剂5～10份和改性材料3～6份，混合均匀，然后将所得物料放入模具中压实；
3）在温度为50～200℃，压力为1.5～2.5MPa，热压时间10-60min，冷却脱模熟化后即可得到复合板基材。
按上述方案，所述的黄姜皂素纤维废渣为黄姜皂素直接分离法所得的发酵酸解之前产生的废渣。
按上述方案，所述的黄姜皂素纤维废渣中还添加有其它固体废弃物，所述的其它固体废弃物为回收塑料或传统工艺的皂素废渣，所述的回收塑料为PE、PP或HDPE，其中，回收塑料与黄姜皂素纤维废渣的重量比为≤1/10，传统工艺的皂素废渣与黄姜皂素纤维废渣的重量比为≤1/1。
按上述方案，所述的胶粘剂为脲醛树脂、酚醛树脂或聚二苯基甲烷二异氰酸酯（PMDI）。
按上述方案，所述的固化剂为质量百分比浓度为10-25%的氯化铵溶液。
按上述方案，所述的改性材料为聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、三聚氰胺、三氧化二锑、马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）、硼砂或有机硅防水剂中的一种或几种的混合。
本发明在熟化后的基材表面喷涂涂料、贴装饰层或面板等可以成为多种用途的家装建材行业材料。通过添加不同的改性材料还可以提高其防潮、防火、防腐等能力。
本发明黄姜皂素纤维废渣中主要成分是纤维素和木质素，纤维素中含有大量的羟基，木质素是由四种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物，也含有羟基；脲醛树脂、酚醛树脂胶中保留的部分羟甲基与羟基具有较强的亲合力(比如形成氢键)。直接分离法的纤维废渣中纤维素含量较传统皂素工艺废渣中的含量更高，从而使得木纤维的强度和表面积进一步增加，纤维表面更为粗糙，有许多“空腔”存在，这些空腔能增强聚合物母体与其它固废的“锁紧力”；而且加热加压的工艺条件使得木质纤维中水份含量的降低从而降低了在复合材料中产生空隙和内部应力的几率，同时，它能够使半纤维素热降解和木质素重排，使得木纤维表面羟基含量降低，有利于其与其它废渣和废旧塑料等聚合物基体的粘结。在添加三聚氰胺、增溶剂等改性材料后，能进一步提高树脂胶的力学性能、表面融合性及耐水性等。
本发明具有以下显著特点和有益效果：
1、首次利用直接分离法的皂素纤维废渣进行板材的制备研究，有利于实现资源的再利用，解决了直接分离法黄姜皂素新工艺的发展瓶颈问题；
2、在直接分离法的皂素纤维废渣中纤维素含量更高，使得废渣表面更为粗糙，有许多“空腔”存在，这些空腔能增强聚合物母体与传统工艺的皂素废渣的“锁紧力”，因此本工艺中还可添加一定比例的传统皂素工艺废渣，解决了一些皂素企业工艺转型期的历史遗留问题；
3、本发明以直接分离法皂素纤维废渣为主体制备复合板材，此类废渣中较高的纤维素和木质素含量与树脂胶之间能形成很强的结合力，因此可以通过“空腔填充”方式支撑一定比例的其它废渣和回收塑料等，因此本发明不受堆存废渣的时间限制，能够一次解决历史遗留的废渣污染及浪费问题，回收塑料的添加还有利于减少白色污染，变废为宝；
因此利用本发明制备板材有利于实现资源的再利用，具有明显的经济效益和环境效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本发明的限制。
本发明直接分离法制备黄姜皂素是2004年4月14日中国专利公开的新工艺，具体见公开号CN1488640A，申请号03125387.3。（郭湘芬、张荣太、晁念英等，直接分离法黄姜提取皂素的工艺[P].中国专利：03125387.3，专利公开号CN1488640A）；
本发明传统工艺是指一般采用“自然发酵-酸解-提取皂素”的流程。传统工艺的皂素废渣是黄姜等中药原材料经过高温酸解后，除去了其中的淀粉、蛋白质和纤维素等的剩余物质以及提取皂素后所剩的固体粉状物，是发酵酸解之后产生的废渣。
实施例1：
将直接分离法所得的发酵酸解之前产生的废渣即黄姜皂素纤维废渣经风干粉碎过40目筛，取60g置于混合器中，在不断搅拌下加入固含量为30-50%已调配好的脲醛树脂8g，阻燃剂三氧化二锑1g，有机硅防水剂2g，待混合均匀后加入6g质量浓度为20%的氯化铵溶液，搅拌均匀后转入钢制模具中压实，在温度150℃，压力2MPa下热压30min，待模具冷却后将板样取出，在室温下熟化一天即得具有防火防潮特性的复合板基材1。
实施例2：
将直接分离法所得的发酵酸解之前产生的废渣即黄姜皂素纤维废渣和传统工艺的皂素废渣经风干粉碎过80目筛，各取30g置于混合器中，在不断搅拌下加入固含量为30-50%已调配好的脲醛树脂10g和10-20%的聚乙烯醇水溶液6g，待混合均匀后加入6g的质量浓度为20%的氯化铵溶液，搅拌均匀后转入钢制模具中压实，在温度150℃，压力2MPa下热压20min，待模具冷却后将板样取出，在室温下熟化一天即得复合板基材2。
实施例3：
将直接分离法所得的发酵酸解之前产生的废渣即黄姜皂素纤维废渣经风干粉碎过40目筛，将回收的塑料袋剪碎成5-10mm2的碎片，取上述皂素废渣50g，塑料碎片4g置于混合器中混合均匀，在不断搅拌下加入已调配好的PMDI 7g 和增溶剂MAPE 3g，待混合均匀后加入6g的质量浓度为20%的氯化铵溶液，搅拌均匀后转入钢制模具中压实，在温度150℃，压力2MPa下热压40min，待模具冷却后将板样取出，在室温下熟化24h即得复合板基材3。
上述实施例中的三种板材依据《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》（GBT 17657-1999）测定的部分性能指标见下表。
Claims (6)
1.利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于包括有以下步骤：
1)将黄姜皂素纤维废渣经风干、粉碎、过筛达40-100目；
2)按质量份数取步骤1）所得黄姜皂素纤维废渣50～100份，胶粘剂5～20份、固化剂5～10份和改性材料3～6份，混合均匀，然后将所得物料放入模具中压实；
3）在温度为50～200℃，压力为1.5～2.5MPa，热压时间10-60min，冷却脱模熟化后即可得到复合板基材。
2.根据权利要求1所述的利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于：所述的黄姜皂素纤维废渣为黄姜皂素直接分离法所得的发酵酸解之前产生的废渣。
3.根据权利要求2所述的利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于：所述的黄姜皂素纤维废渣中还添加有其它固体废弃物，所述的其它固体废弃物为回收塑料或传统工艺的皂素废渣，所述的回收塑料为PE、PP或HDPE，其中，回收塑料与黄姜皂素纤维废渣的重量比为≤1/10，传统工艺的皂素废渣与黄姜皂素纤维废渣的重量比为≤1/1。
4.根据权利要求3所述的利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于所述的胶粘剂为脲醛树脂、酚醛树脂或聚二苯基甲烷二异氰酸酯。
5.根据权利要求3或4所述的利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于所述的固化剂为质量百分比浓度为10-25%的氯化铵溶液。
6.根据权利要求3或4所述的利用黄姜皂素纤维废渣制备复合板基材的方法，其特征在于所述的改性材料为聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、三聚氰胺、三氧化二锑、马来酸酐接枝聚乙烯、硼砂或有机硅防水剂中的一种或几种的混合。
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