CN109629294A - 制备改性微米棒的方法及含有改性微米棒的增强塑料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备改性微米棒的方法，包括操作：将秸秆与有机酸或者酸酐混合，在无溶剂条件下球磨0.5～5h；所述有机酸选自酒石酸、柠檬酸、对甲苯磺酸、己二酸、硬脂酸；所述酸酐为马来酸酐。本发明还提出所述方法制得的改性微米棒，及含有所述的改性微米棒的增强塑料。本发明提出以一步球磨法直接由秸秆制备改性纤维棒，并提出以这种改性玉米芯纤维素纳米纤维应用于提高塑料的力学性能。本发明方法一方面高效环保，无溶剂、一步完成；另一方面直接以无任何提纯的秸秆为原料，制备得到结构均一的改性微米棒，大大提高了秸秆的利用率，从工业化角度也具有很大利用价值。将得到的改性微米棒用于塑料的增韧，使塑料的强度有很大改善。

Description

制备改性微米棒的方法及含有改性微米棒的增强塑料
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种以秸秆为原料制备改性微米棒的方法，及该方法获得的产物、应用该产物制备的增强塑料。
背景技术
现行的秸秆回收利用的主要的途径有秸秆肥料、秸秆能源化利用、生产饲料和制备纤维板，在我国每年有超过30wt％的农作物秸秆被就地焚烧，焚烧秸秆所产生的黑烟，不仅对人体健康造成危害，而且进一步加剧了全球的温室效应。
秸秆纤维是将秸秆材料通过化学方法和物理机械处理的方法，得到稳定和细化后的纤维素纤维，一般来说，秸秆纤维的表面处理要采用两种方法：物理方法与化学方法。物理方法包括表面原纤化处理以及放电处理。化学方法有碱化处理、酯化处理、接枝改性、浸渍处理、涂层处理等。但现有技术公开的制备改性秸秆纤维的方法比较局限于化学法，现阶段研究尤其集中于制备马来酸酐改性纤维素领域，采用的方法属于化学法，在制备过程中会要求加热以及有机溶剂的使用，制备过程中会使用到酸碱或有机溶剂等，且会部分去除木质素和半纤维素，导致秸秆的利用率不高。作为增强体的秸秆纤维的制备及其表面处理技术已无法满足需求，要研制出综合性能稳定可靠的秸秆纤维增强体秆纤维复合材料那就必须更新工艺，更好的处理秸秆纤维。
以聚烯烃为主的热塑性塑料存在降解性能差，再生利用率低等问题。秸秆经过改性，用以提高塑料的力学性能，是既可减少固废排放、又提高了塑料材料性能的高价值技术。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种制备改性微米棒的方法，采用球磨改性法秸秆，不需预处理，方法简单，一步改性，得到的纤维素形貌均一。
本发明的第二个目的是提出所述方法制得的改性微米棒。
本发明的第三个目的是提出含有所述的改性微米棒的增强塑料。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种由秸秆制备改性微米棒的方法，包括操作：
将秸秆与有机酸或者酸酐混合，在无溶剂条件下球磨0.5～5h；
所述有机酸为酒石酸、柠檬酸、对甲苯磺酸、己二酸、硬脂酸中的一种或多种；所述酸酐为马来酸酐。
本发明的方法，使用了有机酸或酸酐与秸秆在无溶剂的条件下共球磨，使秸秆中的木质素和半纤维素部分脱除，减少了木质素和半纤维素对纤维素的包覆作用。
以下进一步提出本发明的优选技术方案。
其中，所述秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、芦苇秸秆中的一种或多种，优选地，所述秸秆为0.1～1mm大小的颗粒。
其中，将所述秸秆与有机酸或者酸酐以质量比为1:(2～4)混合，加入到球磨罐中。
其中，所述球磨的速度为200～500转/min。
更优选地，将秸秆与有机酸或酸酐以质量比为1:3加入球磨罐中，球磨1～3h。
进一步优选地，将秸秆与有机酸或酸酐以质量比为1:3加入球磨罐中，球磨2h。
本发明所述的方法制得的改性微米棒。
含有所述的改性微米棒的增强塑料，所述增强塑料是将所述的改性微米棒与塑料颗粒混合，所述的改性微米棒占塑料颗粒的质量比例为5～30％。
其中，所述塑料颗粒为聚丙烯、聚乳酸、聚乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯的颗粒中的一种或多种。
其中，所述的改性微米棒占塑料颗粒的质量比例为10～25％。
本发明的有益效果在于：
本发明提出以一步球磨法直接由秸秆制备改性纤维棒，并提出以这种改性玉米芯纤维素纳米纤维应用于提高塑料的力学性能。
本发明方法一方面高效环保，无溶剂、一步完成；另一方面直接以无任何提纯的秸秆为原料，制备得到结构均一的改性微米棒，大大提高了秸秆的利用率，从工业化角度也具有很大利用价值。将得到的改性微米棒用于塑料的增韧，使塑料的强度有很大改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为材料的SEM照片，其中，图1之(a)是原始秸秆的形貌，图1之(b)-(g)是分别在马来酸酐下球磨0.5，1，2，3，4，5小时后的形貌，图1之(h)是秸秆不添加马来酸酐球磨的形貌
图2为马来酸酐和秸秆混合后，球磨不同时间后，D50和不加马来酸酐的秸秆球磨后D50的比较图。
图3为实施例1-6改性微米棒制成的增强塑料拉伸强度检测结果。
图4为实施例1-6改性微米棒制成的增强塑料冲击强度检测结果。
图5为实施例15改性微米棒制成的增强塑料的拉伸强度检测结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
秸秆为芦苇秸秆(reed straw)，粉碎，洗干净充分干燥后，过60目筛子。球磨罐的球磨速度为300转/min。球的总质量为65g。
将秸秆与马来酸酐(MA)以质量比为1:3加入球磨罐中。球磨时间为0.5h。
实施例2-6
原料和设备同实施例1。不同的是，球磨的时间分别为1、2、3、4、5h。
形貌观察
实施例1-6所制备的改性秸秆纤维棒的扫描电镜图如图1。通过显微观察发现，有马来酸酐球磨的话可以一定程度维持纤维素形貌。而图1之(h)图没有马来酸酐，产物都变成了颗粒。随着球磨时间的增加，纤维棒的尺寸逐渐减小。
通过球磨1～5h得到的微米棒，参见图1之(c)至(g)，可看出其尺寸均一，直径约为10μm左右，长度在40μm左右。进一步放大可以看到在秸秆表面有均匀密集的马来酸酐。
图2是马来酸酐和秸秆混合后，球磨不同时间后，D50和不加马来酸酐的秸秆球磨后D50的比较。加马来酸酐的产物颗粒更大一些，但球磨超过3小时，颗粒粒径减小的就不多了。从经济性考虑，球磨在3小时以内为宜，优选2h。以下实施例按优选的2h时间球磨。
实施例7
秸秆为芦苇秸秆(reed straw)，粉碎，洗干净充分干燥后，过60目筛子。球磨罐的球磨速度为300转/min。球的总质量为65g。
将秸秆与酒石酸以质量比为1:3加入球磨罐中。球磨时间为2h。
实施例8
球磨方法和设备同实施例7。不同的是，原料是秸秆和柠檬酸。
实施例9
球磨方法和设备同实施例7。不同的是，原料是秸秆和对甲苯磺酸。
实施例10
球磨方法和设备同实施例7。不同的是，原料是秸秆和对甲苯磺酸。
实施例11
球磨方法和设备同实施例7。不同的是，原料是秸秆和己二酸。
实施例12
球磨方法和设备同实施例7。不同的是，原料是秸秆和硬脂酸。
实施例13制备增强塑料
将实施例1所得的改性微米棒与塑料颗粒混合，所述的改性微米棒占塑料的质量比例分别为5％，10％，20％和30％。
所述塑料颗粒为聚丙烯的颗粒。混合后采用常规的方法注塑，注塑温度180℃。
力学性能测试
注塑之后测力学性能。力学检测的样条长25mm,宽4mm，2mm。检测时的拉伸速率为2mm/分钟。
实施例1-6的改性微米棒制成的增强塑料的力学检测结果参见图3和图4。图3为拉伸强度检测结果，图4为冲击强度检测结果。比较可知马来酸酐添加量为20％时，其拉伸强度可增大将近20％左右，冲击强度可增大约为28％。本发明得到的改性微米棒用于改善塑料的力学性能，起到了显著的效果。
实施例14制备增强塑料
将实施例7所得的改性微米棒与塑料颗粒混合，所述的改性微米棒占塑料的质量比例为5％，10％，20％和30％。
所述塑料颗粒为聚乙烯(PE)的颗粒。混合后采用常规的方法注塑，注塑温度180℃。注塑之后测力学性能。结果见图5。该秸秆/PE复合材料在秸秆添加量为20％时拉伸强度最佳,为16.3MPa。
同样可与聚丙烯PP制备为复合材料。
实施例15制备增强塑料
将实施例8-12所得的改性微米棒与塑料混合，按照实施例14的方法制备增强塑料。所得的改性微米棒用以改善塑料的力学性能，起到了显著的效果。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种制备改性微米棒的方法，其特征在于，包括操作：
将秸秆与有机酸或者酸酐混合，在无溶剂条件下球磨0.5～5h；
所述有机酸为酒石酸、柠檬酸、对甲苯磺酸、己二酸、硬脂酸中的一种或多种；所述酸酐为马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的制备改性微米棒的方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、芦苇秸秆中的一种或多种，优选地，所述秸秆为0.1～1mm大小的颗粒。
3.根据权利要求1所述的制备改性微米棒的方法，其特征在于，将所述秸秆与有机酸或者酸酐以质量比为1:(2～4)混合，加入到球磨罐中。
4.根据权利要求1所述的制备改性微米棒的方法，其特征在于，所述球磨的速度为200～500转/min。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备改性微米棒的方法，其特征在于，将秸秆与有机酸或酸酐以质量比为1:3加入球磨罐中，球磨1～3h。
6.根据权利要求5所述的制备改性微米棒的方法，其特征在于，将秸秆与有机酸或酸酐以质量比为1:3加入球磨罐中，球磨2h。
7.权利要求1～6任一项所述的方法制得的改性微米棒。
8.含有权利要求7所述的改性微米棒的增强塑料，其特征在于，所述增强塑料是将所述的改性微米棒与塑料颗粒混合，所述的改性微米棒占塑料颗粒的质量比例为5～30％。
9.根据权利要求8所述的增强塑料，其特征在于，所述塑料颗粒为聚丙烯、聚乳酸、聚乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯的颗粒中的一种或多种。
10.根据权利要求8或9所述的增强塑料，其特征在于，所述的改性微米棒占塑料颗粒的质量比例为10～25％。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110126036A (zh) * 2019-04-19 2019-08-16 中国科学院理化技术研究所 一种棒状秸秆微米颗粒及其制备方法
CN112831119A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 界首市旭升塑胶制品有限公司 一种羧基碳纳米管复合eva雨鞋材料制备方法
CN115160814A (zh) * 2022-08-09 2022-10-11 中国天楹股份有限公司 一种基于力化学改性木粉的木塑复合材料的制备方法
CN115260668A (zh) * 2022-09-02 2022-11-01 深圳市鼎力盛科技有限公司 一种防破损包装袋新材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102964605A (zh) * 2012-11-30 2013-03-13 南京林业大学 一种木质纤维类生物质的酯化改性方法
CN102978984A (zh) * 2012-11-26 2013-03-20 中山大学 一种表面改性的球磨细化植物纤维的制备方法
CN103132169A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 中国科学院理化技术研究所 一种能稳定分散的纤维素纳米纤维的制备方法
CN106554504A (zh) * 2016-12-02 2017-04-05 陕西环珂生物科技有限公司 一种生物基塑料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103132169A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 中国科学院理化技术研究所 一种能稳定分散的纤维素纳米纤维的制备方法
CN102978984A (zh) * 2012-11-26 2013-03-20 中山大学 一种表面改性的球磨细化植物纤维的制备方法
CN102964605A (zh) * 2012-11-30 2013-03-13 南京林业大学 一种木质纤维类生物质的酯化改性方法
CN106554504A (zh) * 2016-12-02 2017-04-05 陕西环珂生物科技有限公司 一种生物基塑料的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110126036A (zh) * 2019-04-19 2019-08-16 中国科学院理化技术研究所 一种棒状秸秆微米颗粒及其制备方法
CN112831119A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 界首市旭升塑胶制品有限公司 一种羧基碳纳米管复合eva雨鞋材料制备方法
CN115160814A (zh) * 2022-08-09 2022-10-11 中国天楹股份有限公司 一种基于力化学改性木粉的木塑复合材料的制备方法
CN115260668A (zh) * 2022-09-02 2022-11-01 深圳市鼎力盛科技有限公司 一种防破损包装袋新材料及其制备方法

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