CN109294261A - 植物纤维混合粉、及其制备方法和植物纤维合成树脂制品 - Google Patents

植物纤维混合粉、及其制备方法和植物纤维合成树脂制品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是植物纤维混合粉、及其制备方法和植物纤维合成树脂制品。本发明先将植物纤维于高温杀菌、干燥并粉碎，再与云母石粉混合；然后用硅烷偶联剂溶液改善混合粉末的界面相容性，最后脱水、清洗、干燥即可。本发明通过加入云母石粉，以提升植物纤维制品整体的导热性和尺寸热稳定性，避免制品因不同部位的收缩速率不同而增加发生翘曲的概率；还能降低制品因气温变化发生翘曲的概率；另外云母有较强防潮性与阻隔性，能延缓植物纤维制品的水分的流失，降低制品开裂或者制品收缩引起的翘曲。

Description

植物纤维混合粉、及其制备方法和植物纤维合成树脂制品
技术领域
本发明涉及植物纤维制品领域，尤其是涉及的是植物纤维混合粉、及其制备方法和植物纤维合成树脂制品。
背景技术
稻壳纤维或植物纤维制成的植物纤维制品，其原材料都来源于大自然的产物，具有绿色环保等特点，能在大自然界中自行降解成为有机肥料，回归自然，因此具有广阔的市场前景。
现有，植物纤维产品一般以植物纤维为基材、淀粉为粘合剂，并添加其他加工助剂和功能助剂等，通过高温快速成型后快速降温。
在实际生产和应用过程中，片状或板状的植物纤维制品容易发生翘曲现象，降低产品合格率，造成严重浪费，且难以保证制品的质量和使用寿命。
植物纤维制品发生翘曲的因素多种多样，包括：(1)、植物纤维制品高温快速成型后快速降温，保压保温时间短，植物纤维和淀粉分子量未能充分释放分子链构象能，分子应力大量残留，容易发生翘曲；(2)、植物纤维制品各部分薄厚不一，而植物纤维的导热性差，热膨胀系数大，导致植物纤维制品在“退火-快速降温”阶段，各部位存在温度差，容易发生各部位收缩速率不同而使制品产生翘曲的现象；(3)、植物纤维和淀粉分子量都有大量的羟基，吸湿性强，而纤维制品在温暖、干燥的环境，水分大量流失，发生翘曲。
就上述翘曲因素(1)和(3)本申请人早前申请了两件中国专利。中国专利1：公开日2017.8.22、公布号CN107083079；中国专利2：公开日2017.09.05、公布号CN107129700。专利1是以石蜡乳作为保湿剂锁住水分，防止分子链变形，并用大理石板压住定型，然后自然冷却。专利2则是加入麦麸和保水剂以锁住更多水分。而针对翘曲因素(2)，目前还没有提出相应的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于提高导热性能、降低植物纤维制品的翘曲率的植物纤维混合粉。
本发明还公开了植物纤维混合粉的制备方法、及采用该植物纤维混合粉制成的植物纤维合成树脂制品。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：植物纤维混合粉的制备方法，包括以下步骤。
(1)、将植物纤维于高温杀菌、干燥后，用粉碎机粉碎、过筛得到植物纤维粉。采用高温杀菌、干燥，不仅能使植物纤维快速干燥，还能起到杀菌作用。
(2)、将植物纤维粉和云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末。
(3)、取硅烷偶联剂溶于水中制成6～8wt％的水溶液，用草酸调节水溶液PH值至3～4，用搅拌机慢速搅拌0.5～1h，制成硅烷偶联剂溶液。
(4)、加快搅拌并将硅烷偶联剂溶液加热至65-75℃，向其中缓慢倒入混合粉末制成悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体，再用水对混合粉末进行多次冲洗，直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性，最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到植物纤维混合粉。
优选的，植物纤维是稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花杆、木屑、竹屑、甘蔗的一种或多种。
优选的，步骤(2)中，混合粉末中云母石粉的含量为3-20wt％。
优选的，步骤(1)中，植物纤维粉的粒径为50目以上，步骤(2)中，云母石粉的粒径为80目以上。
优选的，步骤(4)中，悬浮液的固液比为1:2。
优选的，步骤(3)的搅拌速度为20-30r/min，步骤(4)的搅拌速度为70-80r/min。
优选的，步骤(1)中，烘烤温度为100-110℃。
通过上述制备方法制备的植物纤维混合粉能够与淀粉、增塑剂、天然树脂粉等混合并通过模压制成餐具、玩具、厨具等条状、片状的产品。
进一步的，模压制品由以下重量组份模压而成，100份植物纤维混合粉，20-30份淀粉，1-5份增塑剂，15-20份天然树脂粉。本发明模压制品的组份可以根据需要调节，并且添加相应的助剂或功能物质，不仅限于上述组份。
通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
1、云母石粉较植物纤维、树脂等，具有良好的导热性能、热膨胀系数小等特点。虽然合成树脂粉制品一般各部分薄厚不一，但是云母石粉均匀分布于植物纤维制品的各部分，因此可以大大提升制品整体的导热性和尺寸热稳定性。即在制品“退火”阶段可以减小各部位温度差，避免制品因不同部位的收缩速率不同而增加发生翘曲的概率；同时，还能降低制品在日常使用环境中，因气温的变化，发生翘曲的概率。本发明的植物纤维混合粉特别适合于以下产品的制备，筷子、勺子、砧板、刀叉等或具有条状、片状部分的产品。以所制成的产品-筷子为例，其翘曲率能降低60～85％，避免了浪费，保证了产品的质量。
2、云母有较强防潮性与阻隔性，在干燥环境中，能有效延缓植物纤维制品的水分的流失，从而降低制品开裂或者制品收缩引起的翘曲。
3、云母石粉是亲水性的特定无机矿物，不属于金属类别，不同于有机高聚物间的界面性质，相容性不明显，因此很难在植物纤维、树脂、淀粉中完全均匀分散。而植物纤维与云母表面都含有羟基，在悬浮液中硅烷偶联剂能与这些羟基相互作用，最后再与树脂偶联起来，提高彼此的结合度，防止因云母的加入而导致产品变脆。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明。
以下各物质的份数是指重量份数。
实施例1
(1)、烘烤炉设定为105℃，将稻壳置于烘烤炉内杀菌、干燥。取出稻壳，先用粉碎机进行粉碎，再过50目筛网，得到50目以上稻壳粉。
(2)、取80份稻壳粉和20份云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末，云母石粉的粒径大于80目。
(3)、取一定量的硅烷偶联剂溶于水中制成6wt％的水溶液，用草酸调节水溶液直至PH值为3，用搅拌机持续搅拌水溶液，搅拌速度为20r/min，搅拌时间1h，制得硅烷偶联剂溶液。
(4)、将搅拌速度提升至70r/min，并对硅烷偶联剂溶液进行加热，直至溶液温度升为65℃，再往溶液内缓慢倒入混合粉末制成固液比为1:1的悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体。再反复用清水对混合粉末进行多次冲洗，冲洗直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性。最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到稻壳纤维混合粉。
取100份稻壳纤维混合粉，20份淀粉，1份增塑剂，15份天然树脂粉，将上述粉末混合搅拌均匀，再注入模具内进行模压，待产品成型后将其取出，然后将产品进行磨边、抛光等得到砧板。本实施例的模压工艺与现有模压工艺一致，区别在于温度、时间等的控制，因此在这里不作进一步赘述。
实施例2
(1)、烘烤炉设定为100℃，将麦秆置于烘烤炉内杀菌、干燥。取出麦秆，先用粉碎机进行粉碎，再过50目筛网，得到50目以上麦秆粉。
(2)、取97份麦秆粉和3份云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末，云母石粉的粒径大于80目。
(3)、取一定量的硅烷偶联剂溶于水中制成7wt％的水溶液，用草酸调节水溶液直至PH值为4，用搅拌机持续搅拌水溶液，搅拌速度为25r/min，搅拌时间0.8h，制得硅烷偶联剂溶液。
(4)、将搅拌速度提升至80r/min，并对硅烷偶联剂溶液进行加热，直至溶液温度升为70℃，往溶液内缓慢倒入混合粉末制成固液比为1:2的悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体。再反复用清水对混合粉末进行多次冲洗，冲洗直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性。最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到麦秆纤维混合粉。
取100份麦秆纤维混合粉，30份淀粉，2份增塑剂，20份天然树脂粉，将上述粉末混合搅拌均匀，再注入模具内进行模压，待产品成型后将其取出，然后将产品进行磨边、抛光等得到筷子。
实施例3
(1)、烘烤炉设定为110℃，将麻植物纤维置于烘烤炉内杀菌、干燥。取出麻植物纤维，先用粉碎机进行粉碎，再过60目筛网，得到60目以上麻纤维粉末。
(2)、取90份麦麻纤维粉末和10份云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末，云母石粉的粒径大于100目。
(3)、取一定量的硅烷偶联剂溶于水中制成8wt％的水溶液，用草酸调节水溶液直至PH值为4，用搅拌机持续搅拌水溶液，搅拌速度为30r/min，搅拌时间0.5h，制得硅烷偶联剂溶液。
(4)、将搅拌速度提升至70r/min，并对硅烷偶联剂溶液进行加热，直至溶液温度升为75℃，往溶液内缓慢倒入混合粉末制成固液比为1:3的悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体。再反复用清水对混合粉末进行多次冲洗，冲洗直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性。最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到麻纤维混合粉。
取100份麻纤维混合粉，30份淀粉，2份增塑剂，20份天然树脂粉，将上述粉末混合搅拌均匀，再注入模具内进行模压，待产品成型后将其取出，然后将产品进行磨边、抛光等得到勺子。
实施例4
(1)、烘烤炉设定为108℃，将木屑置于烘烤炉内杀菌、干燥。先取出木屑，用粉碎机进行粉碎，再过60目筛网，得到60目以上木纤维粉末。
(2)、取95份木纤维粉末和5份云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末，云母石粉的粒径大于90目。
(3)、取一定量的硅烷偶联剂溶于水中制成7wt％的水溶液，用草酸调节水溶液直至PH值为3.5，用搅拌机持续搅拌水溶液，搅拌速度为25r/min，搅拌时间0.6h，制得硅烷偶联剂溶液。
(4)、将搅拌速度提高至75r/min，并对硅烷偶联剂溶液进行加热，直至溶液温度升为70℃，往溶液内缓慢倒入混合粉末制成固液比为1:2的悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体。再反复用清水对混合粉末进行多次冲洗，冲洗直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性。最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到木纤维混合粉。
取100份木纤维混合粉，25份淀粉，5份增塑剂，18份天然树脂粉，将上述粉末混合搅拌均匀，再注入模具内进行模压，待产品成型后将其取出，然后将产品进行磨边、抛光等得到玩具拼板。
实施例5
(1)、烘烤炉设定为105℃，将竹屑置于烘烤炉内杀菌、干燥。取出竹屑，先用粉碎机进行粉碎，再过50目筛网，得到50目以上竹纤维粉末。
(2)、取85份竹纤维粉末和15份云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末，云母石粉的粒径大于80目。
(3)、取一定量的硅烷偶联剂溶于水中制成6wt％的水溶液，用草酸调节水溶液直至PH值为4，用搅拌机持续搅拌水溶液，搅拌速度为30r/min，搅拌时间0.5h，制得硅烷偶联剂溶液。
(4)、将搅拌速度提高至80r/min，并对硅烷偶联剂溶液进行加热，直至溶液温度升为65℃，往溶液内缓慢倒入混合粉末制成固液比为1:2的悬浮液。
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体。再反复用清水对混合粉末进行多次冲洗，冲洗直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性。最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到竹纤维混合粉。
取100份竹纤维混合粉，20份淀粉，5份增塑剂，20份天然树脂粉，将上述粉末混合搅拌均匀，再注入模具内进行模压，待产品成型后将其取出，然后将产品进行磨边、抛光等得到刀叉。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将植物纤维于高温杀菌、干燥后，用粉碎机粉碎、过筛得到植物纤维粉；
(2)、将植物纤维粉和云母石粉混合搅拌均匀制成混合粉末；
(3)、取硅烷偶联剂溶于水中制成6～8wt％的水溶液，用草酸调节水溶液PH值至3～4，用搅拌机慢速搅拌0.5～1h，制成硅烷偶联剂溶液；
(4)、加快搅拌并将硅烷偶联剂溶液加热至65-75℃，向其中缓慢倒入混合粉末制成悬浮液；
(5)、先用离心机脱去悬浮液的液体，再用水对混合粉末进行多次冲洗，直至混合粉末溶液的固液为比1:2时，其PH值为中性，最后将混合粉末溶液离心脱水、干燥得到植物纤维混合粉。
2.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：植物纤维是稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花杆、木屑、竹屑、甘蔗的一种或多种。
3.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，混合粉末中云母石粉的含量为3-20wt％。
4.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，植物纤维粉的粒径为50目以上；步骤(2)中，云母石粉的粒径为80目以上。
5.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，悬浮液的固液比为1:2。
6.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)的搅拌速度为20-30r/min，步骤(4)的搅拌速度为70-80r/min。
7.根据权利要求1所述植物纤维混合粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，烘烤温度为100-110℃。
8.植物纤维混合粉，其特征在于，通过权利要求1-7任一项的植物纤维混合粉的制备方法制备。
9.植物纤维合成树脂制品，其特征在于：使用权利要求8所述的植物纤维混合粉制备餐具、玩具、厨具。
10.根据权利要求9所述植物纤维合成树脂品，其特征在于：由以下重量组份模压制成，100份植物纤维混合粉，20-30份淀粉，1-5份增塑剂，15-20份天然树脂粉。
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