CN102838879B - 一种微晶膨化秸秆复合粉料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模塑包装制品的新材料及其制备方法，具体地说涉及一种微晶膨化秸秆复合粉料及其制备方法。本发明以植物秸秆为原料，经切断、除尘、膨化、粗磨、精磨、筛分后再配入少量食品级密胺树脂，即可用于模塑制品的主要原料，代替目前使用的纸浆、废纸和发泡塑料，提高了模塑制品的挺度和强度，大大降低了生产成本。其制备过程采用机械物理方法，不添加任何化学助剂，没有污水排放，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模塑包装制品的新材料及其制备方法，具体地说涉及一种微晶膨化秸秆复合粉料及其制备方法。
背景技术
模塑包装制品在人们的日常生活中起着不可或缺的作用，市场用量较大。目前，模塑包装制品主要采用的原料有纸浆和废纸或者发泡塑料。以发泡塑料为主要原料制造模塑包装制品，不仅成本较高，而且产品不易降解，产容易生白色污染。以纸浆和废纸为主要原料制造模塑包装制品，挺度差，回潮现象严重，产品容易撬曲变形，而且所用原料—纸浆需要添加化学助剂进行制造，产生黑液污染严重。
现有技术中，也有将植物秸秆粉碎后制造模塑包装制品的，但是，秸秆粉碎后形成的粉料密度大，流动性不好，在模压制品过程中脱水较慢，影响产量，而且最终制品表面光滑度不够，因此，寻求一种新的制备模塑包装制品的材料成为当务之急。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种微晶膨化秸秆复合粉料及其制备方法，为模塑制品行业开辟了新途径。本发明所述的微晶膨化秸秆复合粉料价格低，可降解，绿色环保，采用机械物理方法制备，整个制备过程不添加任何化学助剂，没有污水排放，节能环保。
本发明所述的微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆85-95份，密胺树脂5-15份。
所述的植物秸秆为麦秸或稻草或玉米秸秆或其混合物。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂，保证最终制品使用安全。
本发明所述的微晶膨化秸秆复合粉料具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切断，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例混合均匀，得微晶膨化秸秆复合粉料。
为了加料方便，首先将植物秸秆切成2-5mm长，进行除尘后，加入膨化机膨化。植物秸秆进入膨化机之前，先进行喷水处理，使植物秸秆湿度控制在5%，然后经XLR-QP50型膨化机料斗加入，进入膨化腔，在膨化腔螺杆的挤压作用下，由于摩擦产生大量的热，使秸秆升温至120-150℃。另一方面，螺杆螺旋强迫秸秆前移，通过模头的模孔时获得0.5-0.8Mpa的压力。秸秆挤出模孔后，压力急剧下降，水分蒸发，秸秆内部形成多孔结构，体积增大，将植物秸秆纤维打开，从而达到膨化的目的，植物秸秆纤维蓬松变软成绒丝状，提高了秸秆纤维间的结合力。由于温度和压力达不到，秸秆熟化度不好会影响秸秆纤维的韧性，因此该膨化过程中，温度为120-150℃，压力为0.5-0.8Mpa。
为了将膨化所得的植物秸秆长纤维研磨成颗粒状并除去杂质，需要将膨化所得的植物秸秆长纤维送入粗磨机进行粗磨。因为在研磨过程中会产生大量的热量，为了避免糊料，影响纤维的强度和结合力，植物秸秆长纤维在进入粗磨机之前需喷水润湿，保持湿度为5%即可。该过程采用造纸厂制浆通用设备即可。
为了进一步增加粉料的细度，使其具有较好的流动性，增强最终制品的性能，本发明将粗磨后的植物秸秆长纤维进行精磨，然后过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉。微晶膨化秸秆粉粒径过大或过小，均导致纤维之间结合不好，影响密度和强度，导致使用该复合粉料制备模压制品过程中脱水较慢；为了保证最终微晶膨化秸秆粉的粒径合格，粗磨后的植物秸秆长纤维经过两次精磨。本发明采用的精磨设备为zcsg-945高浓磨和zdp-600双盘磨。
将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按照配比投入到双螺带混合机中，常温混合15-30分钟，两者混合均匀后，即得微晶膨化秸秆复合粉料。若混合时间过长，则造成工时的浪费；若混合时间过短，则达不到混合均匀的效果。所述密胺树脂是餐饮具级密胺树脂粉，同秸秆纤维结合牢固，与微晶膨化秸秆粉混合后使得微晶膨化秸秆复合粉料具有植物秸秆和密胺树脂的双重效果，大大提高了微晶膨化秸秆粉料的强度和挺度。
根据最终模塑制品性能需要，按重量份计，植物秸秆用量为85-95份，用量过大会使得制造成本增高，用量过小则导致最终制品撕裂强度不够。
将最终制得的微晶膨化秸秆复合粉料按照现有技术即可制造生产出模塑包装制品。
由于密胺树脂是热固型树脂，加热后熔融，增加了流动性，从而保证使用该复合粉料制备模塑制品时，密胺树脂同秸秆纤维结合牢固，密胺树脂加热固化后强度如瓷，明亮光滑，与微晶膨化秸秆粉复合后使得微晶膨化秸秆复合粉料具有植物秸秆和密胺树脂双重效果，大大提高了微晶膨化秸秆粉料的强度和挺度。密胺树脂用量过大会导致最终产品成本增高，过小则起不到增强强度的效果，而且最终产品也达不到表面光滑的效果。因此，按重量份计，密胺树脂的用量为5-15份。
综上所述，本发明以植物秸秆和密胺树脂为原料，经过粗磨和多次精磨，制备出符合模塑包装材料的微晶膨化秸秆复合粉料，代替目前使用的纸浆、废纸和发泡塑料，是模塑制品的全新材料，不但提高模塑制品的挺度和强度，而且大大降低了生产成本。微晶膨化秸秆复合粉料的整个制备过程采用机械物理方法，不添加任何化学助剂，没有污水排放，节能环保。本发明制得的微晶膨化秸秆复合粉料外观接近于植物秸秆的本色微晶粉粒，用该原料制作的模塑制品可降解，绿色环保。
具体实施方式
实施例1
一种微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆85份，密胺树脂15份。
所述的植物秸秆为麦秸。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂
其具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切至2-3mm长，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维，膨化温度为150℃，压力为0.7Mpa；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例室温混合均匀，混合时间为20分钟，得微晶膨化秸秆复合粉料。
实施例2
一种微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆95份，密胺树脂5份。
所述的植物秸秆为稻草。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂。
其具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切至3-5mm长，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维，膨化温度为120℃，压力为0.5Mpa；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例室温混合均匀，混合时间为15分钟，得微晶膨化秸秆复合粉料。
实施例3
一种微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆90份，密胺树脂10份。
所述的植物秸秆为玉米秸秆。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂。
其具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切至2-5mm长，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维，膨化温度为130℃，压力为0.8Mpa；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例室温混合均匀，混合时间为30分钟，得微晶膨化秸秆复合粉料。
实施例4
一种微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆87份，密胺树脂13份。
所述的植物秸秆为麦秸和稻草以及玉米秸秆的混合物，其中，麦秸30份、稻草29份、玉米秸秆28份。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂。
其具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切至4-5mm长，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维，膨化温度为140℃，压力为0.6Mpa；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例室温混合均匀，混合时间为25分钟，得微晶膨化秸秆复合粉料。
实施例5
一种微晶膨化秸秆复合粉料，按重量份计，原料配比为：植物秸秆92份，密胺树脂8份。
所述的植物秸秆为麦秸和稻草的混合物，其中，麦秸40份、稻草52份。
所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂。
其具体的制备步骤为：
（1）将植物秸秆切至2-4mm长，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维，膨化温度为150℃，压力为0.5Mpa；
（2）将植物秸秆长纤维粗磨；
（3）将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得粒径为1600目的微晶膨化秸秆粉；
（4）将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例室温混合均匀，混合时间为28分钟，得微晶膨化秸秆复合粉料。
将实施例3制得的微晶膨化秸秆复合粉料模压的制品与纸浆、废纸模压的制品进行性能比较(BB/T0045-2007)，具体结果见表1：
表1 模压制品性能比较
从表1可以看出，微晶膨化秸秆复合粉料模塑的制品高于纸浆废纸模塑制品的各项技术指标，挺度和强度显著提高，因此微晶膨化秸秆复合粉料给模塑制品行业提供了一种低价质优的新型材料。
Claims (4)
1.一种微晶膨化秸秆复合粉料，其特征在于：按重量份计，原料配比为：植物秸秆85-95份，密胺树脂5-15份；
其具体制备步骤为：
(1)将植物秸秆切断，除尘，加到膨化机进行膨化，得植物秸秆长纤维；
(2)将植物秸秆长纤维粗磨；
(3)将粗磨后的植物秸秆长纤维精磨，过筛，得微晶膨化秸秆粉；
(4)将微晶膨化秸秆粉与密胺树脂按比例混合均匀，得微晶膨化秸秆复合粉料；
步骤(1)中膨化温度为120-150℃，压力为0.5-0.8Mpa；
步骤(3)中所述的粗磨后的植物秸秆长纤维经过两次精磨；微晶膨化秸秆粉的粒径为1600目。
2.根据权利要求1所述的微晶膨化秸秆复合粉料，其特征在于：所述的植物秸秆为麦秸或稻草或玉米秸秆或其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的微晶膨化秸秆复合粉料，其特征在于：所述的密胺树脂为餐具级密胺树脂。
4.根据权利要求1所述的微晶膨化秸秆复合粉料，其特征在于：步骤(4)中混合温度为室温，混合时间为15-30分钟。
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