CN104403134A - 一种生物基复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基复合材料的制备方法。将植物纤维粉碎,分选出20~100目的纤维束,经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理,制得植物纤维原料,控制其水分含量小于8%;按以下质量比称取原料,植物纤维原料:天然高分子胶黏剂:添加剂=30~60:40~80:1~4;将称取的原料混合均匀,制得反应混合物料,经模压或注塑成型,即制得生物基复合材料。本发明方法的制备工艺简单,实现废物利用,原料来源广,成本低廉,且所制的生物基复合材料具有强度高,表面纹理天然、质朴,颜色鲜艳,质感新颖,环境友好,适合多次、反复使用等优点。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域,特别涉及一种生物基复合材料的制备方法。
背景技术
目前大量的塑料垃圾是非降解废弃物,对生态环境造成严重公害,并且危害人们健康,我国每年的塑料废弃物约为906.8 万吨(2005 年数据),一次性塑料制品废弃物占5%约45万吨。
多数合成高分子的原料是石油和煤,但目前全世界石油总储量才800 多亿立方米,而每年要消耗掉30 多亿立方米,预计用不了几十年,地球上的石油资源将消耗殆尽,煤的贮存虽然多一些但也用不到百年。全世界每年有2 亿多吨塑料是由石油合成的,我国产量约为4 千多万吨(2005 年数据),只要1%的制品用植物纤维环保材料代替就可以形成一个巨大的产业。
近年来由于农村经济的发展和生活水平的提高,人们的消费观念、消费方式发生了巨大变化,秸秆不再是农民能源消费的唯一选择,大量的剩余秸秆被遗弃在田间地头,有些地区将剩余的秸秆在田间地头焚烧,既浪费资源,又严重污染了环境。农作物秸秆随地焚烧、污染环境,己经成为社会普遍关注的问题。据统计,全世界农村每年生物质的产量约为300亿吨,生物质能源消耗量仅为13 亿吨,还有287 亿吨的生物质有待于开发利用。我国是农业大国,每年至少有7 亿吨的农作物废弃物。
目前生物基合成高分子如聚乳酸等材料性能如强度、耐温性能较低,直接应用受到局限。
生物基复合材料是近年来兴起的一种新型材料,它的主要原料取材于农作物秸秆短纤维、竹子短纤维、麻短纤维等,与生物基树脂如改性淀粉、大豆蛋白胶、聚乳酸等复合,通过模塑、注塑制成容器、工艺品、日用品,包装材料等。产品具有强度高、表面纹理天然、质朴,颜色鲜艳,质感新颖等特点,可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品,废弃后可生物降解,是一种新型环境友好材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物基复合材料的制备方法,以克服传统石化材料能耗高、非降解、环境不友好等缺陷。
本发明的思路:将传统合成树脂基(酚醛树脂、环氧树脂等)及合成纤维(玻纤、碳纤等)材料,替换成天然高分子胶黏剂和植物纤维,经模压或注塑成型,制得天然成份可达60-90%以上的生物基复合材料。
具体步骤为:
(1)将植物纤维粉碎,分选出20~100目的纤维束,经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理,制得植物纤维原料,控制其水分含量小于8%。
(2)按以下质量比称取原料,步骤(1)制得的植物纤维原料:天然高分子胶黏剂: 添加剂=30~60:40~80:1~4。
(3)将步骤(2)称取的原料混合均匀,制得反应混合物料,经模压或注塑成型,即制得生物基复合材料。
所述植物纤维为农作物秸秆或其它植物秆茎,包括稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑和竹屑。
所述天然高分子胶黏剂为淀粉、肝糖、菊粉、甲壳素或琼脂。
所述添加剂为促进剂、交联剂和偶联剂中的一种或几种。
本发明的优点:
(1)本发明方法的制备工艺简单,实现废物利用,原料来源广,成本低廉。
(2)本发明方法所制的生物基复合材料具有强度高,表面纹理天然、质朴,颜色鲜艳,质感新颖,环境友好,适合多次、反复使用等优点。
具体实施方式
实施例1:
(1)将麦秸粉碎,分选出30~60目的纤维束,经高温热水处理法处理,制得植物纤维原料,控制其水分含量为7%。
(2)按以下质量比称取原料,步骤(1)制得的植物纤维原料:淀粉: 硅烷偶联剂KH570=35:50:1.5。
(3)将步骤(2)称取的原料混合均匀,制得反应混合物料,经模压成型,即制得生物基复合材料。
本实施例制得的生物基复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度17~24MPa,断裂伸长率50~70%,弯曲强度15~20MPa,缺口冲击强度14~18kJ/m2。
实施例2:
(1)将棉花秆粉碎,分选出40~80目的纤维束,经蒸汽爆破法处理,制得植物纤维原料,控制其水分含量为7.5%。
(2)按以下质量比称取原料,步骤(1)制得的植物纤维原料: 琼脂: 硅烷偶联剂KH550=50:72:2.5。
(3)将步骤(2)称取的原料混合均匀,制得反应混合物料,经模压成型,即制得生物基复合材料。
本实施例制得的生物基复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度19~27MPa,断裂伸长率40~60%,弯曲强度17~23MPa,缺口冲击强度15~20kJ/m2。
Claims (1)
1.一种生物基复合材料的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)将植物纤维粉碎,分选出20~100目的纤维束,经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理,制得植物纤维原料,控制其水分含量小于8%;
(2)按以下质量比称取原料,步骤(1)制得的植物纤维原料:天然高分子胶黏剂: 添加剂=30~60:40~80:1~4;
(3)将步骤(2)称取的原料混合均匀,制得反应混合物料,经模压或注塑成型,即制得生物基复合材料;
所述植物纤维为农作物秸秆或其它植物秆茎,包括稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑和竹屑;
所述天然高分子胶黏剂为淀粉、肝糖、菊粉、甲壳素或琼脂;
所述添加剂为促进剂、交联剂和偶联剂中的一种或几种。
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