CN110358151A - 一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法 - Google Patents

一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及竹木废料再利用技术领域，尤其涉及一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法。包括以下步骤：（1）竹木废弃物处理；（2）纤维素提取；（3）纤维素改性，通过微胶囊技术改性纤维素，在纤维素中埋置愈合剂；（4）木塑复合板材的制备，添加60‑80份改性纤维素。本申请的方法操作简单、成本低廉、绿色环保，可充分利用竹木废弃物，将其制备为可用的木塑复合板材，且制备得到的木塑复合板材具有优秀的耐开裂、耐磨、耐刮性能。

Description

一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法
技术领域
本发明涉及竹木废料再利用技术领域，尤其涉及一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法。
背景技术
我国是一个森林资源相对贫乏的国家，不论人均森林面积或是木材蓄积量均远低于世界平均水平，但我国有丰富的竹材资源，在竹材工业化利用方面，我国居于世界先进水平。目前，由于木材供需矛盾的紧张，国内竹产业发展呈快速增长态势，以竹代木的产品越来越多，应用领域也越来越广。在竹产业快速发展的同时，加工过程中产生的大量废料、剩余物也成了一个严重的生态和环境问题。在目前生产的各种竹材产品中，竹材利用率一般仅为20%-50%，这意味着其中50%-80%的竹材都成了加工废料或剩余物，这不仅造成了宝贵的竹材资源的严重浪费，而且也对生态和环境造成了极大的破坏。
竹木废弃物中含有大量生物质纤维素，而我们生活中常用的木塑复合板材是一种主要由木材(木纤维素、植物纤维素)为基础材料与热塑性高分子材料(塑料)和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保新型装饰材料，兼有木材和塑料的性能与特征，是能替代木材和塑料的新型复合材料。因此可将竹木废弃物再利用，以用以制备木塑复合板材。
发明内容
本发明要解决上述问题，提供一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，包括以下步骤：
（1）竹木废弃物处理，将竹木废弃物洗净、烘干、粉碎得竹木粉；
（2）纤维素提取，从竹木粉中提取纤维素；
（3）纤维素改性，（a）将纤维素和碱液混合后在35-45℃下搅拌60-80min，加入氯乙酸，升温至60-70℃，继续搅拌30-45min，得到产物a；（b）将部分产物a与尿素、甲醛和二氧化钛混合，于pH为8-10、温度为60-80℃下搅拌1-2h，得到产物b；（c）将剩余产物a与聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、光引发剂和乳化剂混合，于pH为4-5、温度为60-70℃下搅拌30-45min，得到产物c；（d）将产物b与产物c混合，静置2-3h后，调节pH至中性，过滤、洗涤、干燥得到改性纤维素；
（4）木塑复合板材的制备，按照质量份，将60-80份改性纤维素、20-30 份塑料粒、8-12份填充剂以及1-2份助剂混合，加热至120-160℃搅拌1.5-3h后造粒、热压、冷却得到木塑复合板材。
优选地，步骤（2）中，纤维素的提取步骤具体为：将竹木粉用水煮沸1-2h后，再用质量分数为15%的氢氧化钠溶液煮沸1-2h得到浆料；将浆料与次氯酸钠、过氧化氢混合，于35-40℃下搅拌30-45min，再用稀盐酸酸化8-10min后滤出、水洗至中性，得到纤维素。
优选地，步骤（a）中，碱液分两次添加，加入氯乙酸之前，第一次加入碱液；加入氯乙酸之后，加入体积为第一次碱液体积30%-40%的碱液。
优选地，碱液选用质量分数为20%的氢氧化钠溶液。
优选地，步骤（b）中，采用三乙醇胺调节pH为8-10。
优选地，步骤（c）中，采用采用柠檬酸或稀盐酸调节pH为4-5。
优选地，步骤（d）中，过滤得到的滤饼用30%的热乙醇溶液洗涤后以热蒸馏水洗涤，并于50-60℃干燥。
优选地，步骤（4）中，塑料粒选自ABS、AS和PMMA中的一种或多种。
优选地，步骤（4）中，填充剂为碳酸钙或滑石粉。
优选地，步骤（4）中，助剂包括硬脂酸钙和石墨粉。
本发明的有益效果：
1.充分利用竹木废弃物资源，将其再制备为木塑复合板材，达到节能环保的目的。且制备工艺简单，成本低廉，无有毒有害物质产生，具有良好的市场应用前景。
2.通过微胶囊技术改性纤维素，在纤维素中埋置愈合剂，从而有效提高板材的耐开裂、耐磨、耐刮性。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，并对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，包括以下步骤：
（1）竹木废弃物处理，将竹木废弃物洗净、烘干后，用粉碎机粉碎至粒径为1mm，过筛，得竹木粉。
（2）纤维素提取，将竹木粉用水煮沸2h后，再用质量分数为15%的氢氧化钠溶液煮沸2h得到浆料。将浆料与次氯酸钠、过氧化氢混合，于40℃下搅拌45min，再用稀盐酸酸化10min后滤出、水洗至中性，得到纤维素。
（3）（a）将纤维素和质量分数为20%的氢氧化钠溶液混合后在45℃下搅拌80min。然后加入氯乙酸，升温至70℃，继续搅拌45min。再加入体积为第一次加碱体积的40%的碱液，搅拌180min，得到产物a。
（b）将70%的产物a与尿素、甲醛和二氧化钛混合，采用三乙醇胺调节pH为10，升温至80℃后，搅拌2h，得到产物b。
（c）将剩余产物a与聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、光引发剂和乳化剂混合，采用柠檬酸调节pH为5，升温至70℃后，搅拌45min，得到产物c。
（d）将产物b与产物c混合，静置3h后，采用碳酸氢钠溶液调节pH为中性，过滤，过滤得到的滤饼用30%的热乙醇溶液洗涤后以热蒸馏水洗涤，并于60℃干燥得到改性纤维素。
（4）木塑复合板材的制备，按照质量份，将80份改性纤维素、30份ABS、8-12份滑石粉以及2份硬脂酸钙和石墨粉混合物混合，加热至160℃并搅拌3h后造粒、热压、冷却得到木塑复合板材。
实施例2
一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，包括以下步骤：
（1）竹木废弃物处理，将竹木废弃物洗净、烘干后，用粉碎机粉碎至粒径为1mm，过筛，得竹木粉。
（2）纤维素提取，将竹木粉用水煮沸1.5h后，再用质量分数为15%的氢氧化钠溶液煮沸1.5h得到浆料。将浆料与次氯酸钠、过氧化氢混合，于37℃下搅拌37min，再用稀盐酸酸化9min后滤出、水洗至中性，得到纤维素。
（3）（a）将纤维素和质量分数为20%的氢氧化钠溶液混合后在40℃下搅拌70min。然后加入氯乙酸，升温至65℃，继续搅拌38min。再加入体积为第一次加碱体积的35%的碱液，搅拌150min，得到产物a。
（b）将50%的产物a与尿素、甲醛和二氧化钛混合，采用三乙醇胺调节pH为9，升温至70℃后，搅拌1.5h，得到产物b。
（c）将剩余产物a与聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、光引发剂和乳化剂混合，采用柠檬酸调节pH为4.5，升温至65℃后，搅拌38min，得到产物c。
（d）将产物b与产物c混合，静置2.5h后，采用碳酸氢钠溶液调节pH为中性，过滤，过滤得到的滤饼用30%的热乙醇溶液洗涤后以热蒸馏水洗涤，并于55℃干燥得到改性纤维素。
（4）木塑复合板材的制备，按照质量份，将70份改性纤维素、25 份ABS、10份碳酸钙以及1.5份硬脂酸钙和石墨粉混合物混合，加热至140℃并搅拌2h后造粒、热压、冷却得到木塑复合板材。
实施例3
一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，包括以下步骤：
（1）竹木废弃物处理，将竹木废弃物洗净、烘干后，用粉碎机粉碎至粒径为1mm，过筛，得竹木粉。
（2）纤维素提取，将竹木粉用水煮沸1h后，再用质量分数为15%的氢氧化钠溶液煮沸1h得到浆料。将浆料与次氯酸钠、过氧化氢混合，于35℃下搅拌30min，再用稀盐酸酸化8min后滤出、水洗至中性，得到纤维素。
（3）（a）将纤维素和质量分数为20%的氢氧化钠溶液混合后在35℃下搅拌60min。然后加入氯乙酸，升温至60℃，继续搅拌30min。再加入体积为第一次加碱体积的30%的碱液，搅拌120min，得到产物a。
（b）将30%的产物a与尿素、甲醛和二氧化钛混合，采用三乙醇胺调节pH为8，升温至60℃后，搅拌1h，得到产物b。
（c）将剩余产物a与聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、光引发剂和乳化剂混合，采用稀盐酸调节pH为4，升温至60℃后，搅拌30min，得到产物c。
（d）将产物b与产物c混合，静置2-3h后，采用碳酸氢钠溶液调节pH为中性，过滤，过滤得到的滤饼用30%的热乙醇溶液洗涤后以热蒸馏水洗涤，并于50℃干燥得到改性纤维素。
（4）木塑复合板材的制备，按照质量份，将60份改性纤维素、20份AS和PMMA混合物、8份滑石粉以及1份硬脂酸钙和石墨粉混合物混合，加热至120℃并搅拌1.5h后造粒、热压、冷却得到木塑复合板材。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
竹木废弃物处理，将竹木废弃物洗净、烘干、粉碎得竹木粉；
纤维素提取，从竹木粉中提取纤维素；
纤维素改性，（a）将纤维素和碱液混合后在35-45℃下搅拌60-80min，加入氯乙酸，升温至60-70℃，继续搅拌30-45min，得到产物a；（b）将部分产物a与尿素、甲醛和二氧化钛混合，于pH为8-10、温度为60-80℃下搅拌1-2h，得到产物b；（c）将剩余产物a与聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、光引发剂和乳化剂混合，于pH为4-5、温度为60-70℃下搅拌30-45min，得到产物c；（d）将产物b与产物c混合，静置2-3h后，调节pH至中性，过滤、洗涤、干燥得到改性纤维素；
木塑复合板材的制备，按照质量份，将60-80份改性纤维素、20-30 份塑料粒、8-12份填充剂以及1-2份助剂混合，加热至120-160℃搅拌1.5-3h后造粒、热压、冷却得到木塑复合板材。
2.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（2）中，纤维素的提取步骤具体为：将竹木粉用水煮沸1-2h后，再用质量分数为15%的氢氧化钠溶液煮沸1-2h得到浆料；将浆料与次氯酸钠、过氧化氢混合，于35-40℃下搅拌30-45min，再用稀盐酸酸化8-10min后滤出、水洗至中性，得到纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（a）中，碱液分两次添加，加入氯乙酸之前，第一次加入碱液；加入氯乙酸之后，加入体积为第一次碱液体积30%-40%的碱液。
4.根据权利要求3所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：碱液选用质量分数为20%的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（b）中，采用三乙醇胺调节pH为8-10。
6.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（c）中，采用采用柠檬酸或稀盐酸调节pH为4-5。
7.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（d）中，过滤得到的滤饼用30%的热乙醇溶液洗涤后以热蒸馏水洗涤，并于50-60℃干燥。
8.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（4）中，塑料粒选自ABS、AS和PMMA中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（4）中，填充剂为碳酸钙或滑石粉。
10.根据权利要求1所述的一种竹木废弃物生物质纤维素综合利用方法，其特征在于：步骤（4）中，助剂包括硬脂酸钙和石墨粉。
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