CN110078975A - 一种农作物秸秆再生板材的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，包括以下步骤：步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆80‑120份、间苯二酚胶黏剂15‑25份、填料复合物20‑30份、白炭黑6‑10份、纳米氧化锌3‑6份、碳酸钙晶须2‑5份、桉木基生物油1‑3份、氯化镁0.5‑1.5份。本发明秸秆中纤维素35‑45%、半纤维素15‑25%、木质素11‑13%，通过聚乙烯醇在磁力搅拌器中反应处理，增强秸秆本身的耐水以及稳定性，然后再通过蒸汽爆破处理，一部分有利于后续处理中提高秸秆表面微观性能，另一部分使聚乙烯醇更充分的填充到秸秆中，从而完善秸秆的耐水等缺点。

Description

一种农作物秸秆再生板材的制备工艺
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种农作物秸秆再生板材的制备工艺。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高(30％-40％)，并含有木质素等。木质素纤维素虽不能为猪、鸡所利用，但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。
现有采用秸秆再生板材，虽可提高资源利用率，但该板材在潮湿条件下，易吸收水份，导致秸秆材料与其他材料间连接强度下降，继而影响整体板材性能。
中国专利文献(公告号：CN103496026B)公开了一种秸秆复合板材及其制备方法，以解决现有板材强度低、阻燃、耐酸碱性、耐水性不大好的问题，它以秸秆、重钙、石膏、粘合剂、无纺布为原料制备的秸秆复合板材。该板材的制备方法为：将重质碳酸钙和石膏，分散到粘合剂中，后与秸秆混合均匀；在压机模具中铺上无纺布，混合好的芯材铺到模具中，压制成5-8mm厚的板材；在压机模具中铺上无纺布，将三块5-8mm厚的板材表面涂抹粘合剂后铺装在模具中，压制成15-18mm厚的板材，而该板材在潮湿条件下，秸秆中渗透水气，材料间粘接力下降。
中国专利文献(公开号：CN102514075A)公开了一种大蒜秸秆板材的制备方法，该方法将大蒜秸秆粉碎、干燥后，与木屑、石膏、氧化镁、添加剂I和添加剂II混合后加水搅拌，在压机中成型，修边干燥、养护后即得大蒜秸秆板材，该板材原料较为常规，所达到的性能还不是很好。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆80-120份、间苯二酚胶黏剂15-25份、填料复合物20-30份、白炭黑6-10份、纳米氧化锌3-6份、碳酸钙晶须2-5份、桉木基生物油1-3份、氯化镁0.5-1.5份；
步骤二，将步骤一中的白炭黑加入到改性秸秆中，边搅拌边加入，搅拌转速为100-200r/min，随后再加入依次填料复合物、纳米氧化锌、碳酸钙晶须、桉木基生物油、氯化镁，继续搅拌20-30min，得到分散料；
步骤三，将步骤二中的分散料加入间苯二酚胶黏剂，分散转速为200-300r/min，分散1-2h，然后进行紫外照射20-30min，照射波长为265-275nm，得到板材初料；
步骤四，将步骤三中的板材初料送入模具中进行热压成型，热压温度为100-130℃，热压压力为35-45Mpa，然后再置于135-145℃下干燥6-12h，即得本发明的农作物秸秆再生板材。
优选地，所述改性秸秆制备方法为将秸秆送入清洗池中进行清洗1-3次，随后沥干，然后干燥至表面含水率为2-10％，然后粉碎过100-200目筛，加入磁力搅拌器中，然后再加入乙醇溶液，启动搅拌器，搅拌转速为100-200r/min，搅拌温度为80-90℃，随后按照秸秆粉、聚乙烯醇重量比5:1加入聚乙烯醇，继续搅拌30-40min，随后蒸馏水洗涤，过滤，干燥，再汽爆处理，汽爆压力为1-2MPa，然后于磁力搅拌器中进行二次搅拌处理，搅拌结束，然后再移至压缩机中进行压缩，压缩压力为20-30MPa，然后再干燥，即可。
优选地，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆中的一种或多种的组合物。
优选地，所述秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素35-45％、半纤维素15-25％、木质素11-13％、水溶性糖2-10％。
优选地，所述秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素40％、半纤维素20％、木质素12％、水溶性糖8％。
优选地，所述二次搅拌处理中先加入氢氧化钠，搅拌至溶液为黏糊状，随后再加入硅酸铝，继续搅拌1-2h，即可。
优选地，所述间苯二酚胶黏剂的制备方法为将间苯二酚、甲醇、去离子水加入到磁力搅拌器中，将温度升至70-80℃，保温10-20min，随后再加入甲醛，继续搅拌20-30min，然后将温度升至90-100℃，再加入三聚氰胺，继续搅拌30-40min，随后再加入米糠油、质量分数30％的氢氧化钠，继续搅拌1-2h，即得间苯二酚胶黏剂。
优选地，所述三聚氰胺加入量为甲醛加入量的10-20％。
优选地，所述碳酸钙晶须采用氧化钙消化、陈化，再于重力反应器中通二氧化碳所得，然后再偶联化处理。
优选地，所述填料复合物为火山石微粉、麦饭石微粉、叶腊石微粉中的一种或多种的组合物。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明秸秆中纤维素35-45％、半纤维素15-25％、木质素11-13％，通过聚乙烯醇在磁力搅拌器中反应处理，增强秸秆本身的耐水以及稳定性，然后再通过蒸汽爆破处理，一部分有利于后续处理中提高秸秆表面微观性能，另一部分使聚乙烯醇更充分的填充到秸秆中，从而完善秸秆的耐水等缺点，二次搅拌过程中加入的硅酸铝，可进一步提高秸秆基体的稳定性，高压压缩过程中，秸秆中木质素易形成流变性黏弹体，填充到纤维素空隙中，从而使硅酸铝等原料在秸秆内部更为紧密连接，从而大幅度改善基体的耐水等性能，添加的碳酸钙晶须具有高强度纤维状结构，内在高度有序的原子排列，在后续材料热压成型中可有序的排列在板材中，从而改善板材整体的强度性能，桉木基生物油加入可使原料更易混容，原料相容性得到改善，从而在热压过程中提高紧密性，间苯二酚胶黏剂本身具有耐水、耐候性能，制备胶黏剂中加入甲醛后继续添加三聚氰胺可改善胶黏剂的空间网状结构，进而改善间苯二酚胶黏剂的稳定性，从而改善体系的稳定；本发明实施例3冲击强度稳定系数为94.07％，拉伸强度稳定系数为89.71％，对比例4，冲击强度稳定系数为43.28％，拉伸强度稳定系数为48.28％，可知本发明再生板材在潮湿条件下性能优异，相比现有技术得到显著改善。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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.
本实施例的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆80份、间苯二酚胶黏剂15份、填料复合物20份、白炭黑6份、纳米氧化锌3份、碳酸钙晶须2份、桉木基生物油1份、氯化镁0.5份；
步骤二，将步骤一中的白炭黑加入到改性秸秆中，边搅拌边加入，搅拌转速为100r/min，随后再加入依次填料复合物、纳米氧化锌、碳酸钙晶须、桉木基生物油、氯化镁，继续搅拌20min，得到分散料；
步骤三，将步骤二中的分散料加入间苯二酚胶黏剂，分散转速为200r/min，分散1h，然后进行紫外照射20min，照射波长为265nm，得到板材初料；
步骤四，将步骤三中的板材初料送入模具中进行热压成型，热压温度为100℃，热压压力为35Mpa，然后再置于135℃下干燥6h，即得本发明的农作物秸秆再生板材。
本实施例的改性秸秆制备方法为将秸秆送入清洗池中进行清洗1次，随后沥干，然后干燥至表面含水率为2％，然后粉碎过100目筛，加入磁力搅拌器中，然后再加入乙醇溶液，启动搅拌器，搅拌转速为100r/min，搅拌温度为80℃，随后按照秸秆粉、聚乙烯醇重量比5:1加入聚乙烯醇，继续搅拌30min，随后蒸馏水洗涤，过滤，干燥，再汽爆处理，汽爆压力为1MPa，然后于磁力搅拌器中进行二次搅拌处理，搅拌结束，然后再移至压缩机中进行压缩，压缩压力为20MPa，然后再干燥，即可。
本实施例的秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆中的一种或多种的组合物。
本实施例的秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素35％、半纤维素15％、木质素11％、水溶性糖2％。
本实施例的二次搅拌处理中先加入氢氧化钠，搅拌至溶液为黏糊状，随后再加入硅酸铝，继续搅拌1h，即可。
本实施例的间苯二酚胶黏剂的制备方法为将间苯二酚、甲醇、去离子水加入到磁力搅拌器中，将温度升至70℃，保温10min，随后再加入甲醛，继续搅拌20min，然后将温度升至90℃，再加入三聚氰胺，继续搅拌30min，随后再加入米糠油、质量分数30％的氢氧化钠，继续搅拌1h，即得间苯二酚胶黏剂。
本实施例的三聚氰胺加入量为甲醛加入量的10％。
本实施例的碳酸钙晶须采用氧化钙消化、陈化，再于重力反应器中通二氧化碳所得，然后再偶联化处理。
本实施例的填料复合物为火山石微粉。
实施例2.
本实施例的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆120份、间苯二酚胶黏剂25份、填料复合物30份、白炭黑10份、纳米氧化锌6份、碳酸钙晶须5份、桉木基生物油3份、氯化镁1.5份；
步骤二，将步骤一中的白炭黑加入到改性秸秆中，边搅拌边加入，搅拌转速为200r/min，随后再加入依次填料复合物、纳米氧化锌、碳酸钙晶须、桉木基生物油、氯化镁，继续搅拌30min，得到分散料；
步骤三，将步骤二中的分散料加入间苯二酚胶黏剂，分散转速为300r/min，分散2h，然后进行紫外照射30min，照射波长为275nm，得到板材初料；
步骤四，将步骤三中的板材初料送入模具中进行热压成型，热压温度为130℃，热压压力为45Mpa，然后再置于145℃下干燥12h，即得本发明的农作物秸秆再生板材。
本实施例的改性秸秆制备方法为将秸秆送入清洗池中进行清洗3次，随后沥干，然后干燥至表面含水率为10％，然后粉碎过200目筛，加入磁力搅拌器中，然后再加入乙醇溶液，启动搅拌器，搅拌转速为200r/min，搅拌温度为90℃，随后按照秸秆粉、聚乙烯醇重量比5:1加入聚乙烯醇，继续搅拌40min，随后蒸馏水洗涤，过滤，干燥，再汽爆处理，汽爆压力为2MPa，然后于磁力搅拌器中进行二次搅拌处理，搅拌结束，然后再移至压缩机中进行压缩，压缩压力为30MPa，然后再干燥，即可。
本实施例的秸秆为水稻秸秆。
本实施例的秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素45％、半纤维素25％、木质素13％、水溶性糖10％。
本实施例的二次搅拌处理中先加入氢氧化钠，搅拌至溶液为黏糊状，随后再加入硅酸铝，继续搅拌2h，即可。
本实施例的间苯二酚胶黏剂的制备方法为将间苯二酚、甲醇、去离子水加入到磁力搅拌器中，将温度升至80℃，保温20min，随后再加入甲醛，继续搅拌30min，然后将温度升至100℃，再加入三聚氰胺，继续搅拌40min，随后再加入米糠油、质量分数30％的氢氧化钠，继续搅拌2h，即得间苯二酚胶黏剂。
本实施例的三聚氰胺加入量为甲醛加入量的20％。
本实施例的碳酸钙晶须采用氧化钙消化、陈化，再于重力反应器中通二氧化碳所得，然后再偶联化处理。
本实施例的填料复合物为火山石微粉。
实施例3.
本实施例的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆100份、间苯二酚胶黏剂20份、填料复合物25份、白炭黑8份、纳米氧化锌4.5份、碳酸钙晶须3.5份、桉木基生物油2份、氯化镁11份；
步骤二，将步骤一中的白炭黑加入到改性秸秆中，边搅拌边加入，搅拌转速为150r/min，随后再加入依次填料复合物、纳米氧化锌、碳酸钙晶须、桉木基生物油、氯化镁，继续搅拌25min，得到分散料；
步骤三，将步骤二中的分散料加入间苯二酚胶黏剂，分散转速为250r/min，分散1.5h，然后进行紫外照射25min，照射波长为270nm，得到板材初料；
步骤四，将步骤三中的板材初料送入模具中进行热压成型，热压温度为120℃，热压压力为40Mpa，然后再置于140℃下干燥9h，即得本发明的农作物秸秆再生板材。
本实施例的改性秸秆制备方法为将秸秆送入清洗池中进行清洗2次，随后沥干，然后干燥至表面含水率为6％，然后粉碎过150目筛，加入磁力搅拌器中，然后再加入乙醇溶液，启动搅拌器，搅拌转速为150r/min，搅拌温度为85℃，随后按照秸秆粉、聚乙烯醇重量比5:1加入聚乙烯醇，继续搅拌35min，随后蒸馏水洗涤，过滤，干燥，再汽爆处理，汽爆压力为1.5MPa，然后于磁力搅拌器中进行二次搅拌处理，搅拌结束，然后再移至压缩机中进行压缩，压缩压力为25MPa，然后再干燥，即可。
本实施例的秸秆为水稻秸秆。
本实施例的秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素40％、半纤维素20％、木质素12％、水溶性糖8％。
本实施例的二次搅拌处理中先加入氢氧化钠，搅拌至溶液为黏糊状，随后再加入硅酸铝，继续搅拌1.5h，即可。
本实施例的间苯二酚胶黏剂的制备方法为将间苯二酚、甲醇、去离子水加入到磁力搅拌器中，将温度升至75℃，保温15min，随后再加入甲醛，继续搅拌25min，然后将温度升至95℃，再加入三聚氰胺，继续搅拌35min，随后再加入米糠油、质量分数30％的氢氧化钠，继续搅拌1.5h，即得间苯二酚胶黏剂。
本实施例的三聚氰胺加入量为甲醛加入量的15％。
本实施例的碳酸钙晶须采用氧化钙消化、陈化，再于重力反应器中通二氧化碳所得，然后再偶联化处理。
本实施例的填料复合物为火山石微粉。
对比例1.
与实施例3不同是秸秆改性二次搅拌过程中未加入硅酸铝。
对比例2.
与实施例3不同是采用常规秸秆。
对比例3.
与实施例3不同是未添加碳酸钙晶须。
对比例4.
采用中国专利文献(公告号：CN103496026B)公开了一种秸秆复合板材及其制备方法中实施例1原料及方法。
冲击强度按照GB/T1843-1996测试标准进行测试
拉伸强度按照GB/T1446-2005测试标准进行测试
原冲击强度、原拉伸强度为本发明实施例1-3及对比例1-4制备的板材在干燥环境下测试所得。
潮湿冲击强度、潮湿拉伸强度为本发明实施例1-3及对比例1-4制备的板材在湿度为10％条件下测试所得。
冲击强度稳定系数为潮湿冲击强度/原冲击强度
拉伸强度稳定系数为潮湿拉伸强度/原拉伸强度
实施例1-3、对比例1-4制备的农作物秸秆再生板材性能测试结果如下
从实施例1-3及对比例1-4中得出，本发明实施例3冲击强度稳定系数为94.07％，拉伸强度稳定系数为89.71％，对比例4，冲击强度稳定系数为43.28％，拉伸强度稳定系数为48.28％，可知本发明再生板材在潮湿条件下性能优异，相比现有技术得到显著改善。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，称取以下重量份原料：改性秸秆80-120份、间苯二酚胶黏剂15-25份、填料复合物20-30份、白炭黑6-10份、纳米氧化锌3-6份、碳酸钙晶须2-5份、桉木基生物油1-3份、氯化镁0.5-1.5份；
步骤二，将步骤一中的白炭黑加入到改性秸秆中，边搅拌边加入，搅拌转速为100-200r/min，随后再加入依次填料复合物、纳米氧化锌、碳酸钙晶须、桉木基生物油、氯化镁，继续搅拌20-30min，得到分散料；
步骤三，将步骤二中的分散料加入间苯二酚胶黏剂，分散转速为200-300r/min，分散1-2h，然后进行紫外照射20-30min，照射波长为265-275nm，得到板材初料；
步骤四，将步骤三中的板材初料送入模具中进行热压成型，热压温度为100-130℃，热压压力为35-45Mpa，然后再置于135-145℃下干燥6-12h，即得本发明的农作物秸秆再生板材。
2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述改性秸秆制备方法为将秸秆送入清洗池中进行清洗1-3次，随后沥干，然后干燥至表面含水率为2-10%，然后粉碎过100-200目筛，加入磁力搅拌器中，然后再加入乙醇溶液，启动搅拌器，搅拌转速为100-200r/min，搅拌温度为80-90℃，随后按照秸秆粉、聚乙烯醇重量比5:1加入聚乙烯醇，继续搅拌30-40min，随后蒸馏水洗涤，过滤，干燥，再汽爆处理，汽爆压力为1-2MPa，然后于磁力搅拌器中进行二次搅拌处理，搅拌结束，然后再移至压缩机中进行压缩，压缩压力为20-30MPa，然后再干燥，即可。
3.根据权利要求2所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆中的一种或多种的组合物。
4.根据权利要求3所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素35-45%、半纤维素15-25%、木质素11-13%、水溶性糖2-10%。
5.根据权利要求4所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述秸秆中成分占干重质量百分比为：纤维素40%、半纤维素20%、木质素12%、水溶性糖8%。
6.根据权利要求2所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述二次搅拌处理中先加入氢氧化钠，搅拌至溶液为黏糊状，随后再加入硅酸铝，继续搅拌1-2h，即可。
7.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述间苯二酚胶黏剂的制备方法为将间苯二酚、甲醇、去离子水加入到磁力搅拌器中，将温度升至70-80℃，保温10-20min，随后再加入甲醛，继续搅拌20-30min，然后将温度升至90-100℃，再加入三聚氰胺，继续搅拌30-40min，随后再加入米糠油、质量分数30%的氢氧化钠，继续搅拌1-2h，即得间苯二酚胶黏剂。
8.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述三聚氰胺加入量为甲醛加入量的10-20%。
9.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述碳酸钙晶须采用氧化钙消化、陈化，再于重力反应器中通二氧化碳所得，然后再偶联化处理。
10.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，其特征在于，所述填料复合物为火山石微粉、麦饭石微粉、叶腊石微粉中的一种或多种的组合物。
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