CN111519458A - 天然纤维组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本文公开了天然纤维组合物及其制备方法和应用，所述的天然纤维组合物包含秸秆纤维、高聚合度微生物纤维素纤维。所述的天然纤维组合物的制备方法包括秸秆纤维浆的制备、微生物纤维素纤维的制备、微生物纤维素纤维水化层的破坏、纤维调浆及共磨解。所述的天然纤维组合物的应用方向包括：制备文化纸、瓦楞纸、纱管纸等纸基材料；制备纤维保温、缓冲材料；制备纤维模塑材料；制备水泥纤维板、硅酸钙板等建筑装饰材料。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体涉及一种天然纤维组合物及其制备方法和应用方向。
背景技术
近年来，随着全球人口的持续增加和经济的迅猛发展，现有能源、资源已无法满足人类社会生活发展的需要。人们不得不去寻找新的、可再生的、绿色的资源和能源。地球上具有大量的天然植物纤维，其具有价廉质轻、比强度高等优点，目前主要用于纺织、造纸以及化纤。虽然世界范围内植物纤维尤其是木本纤维储量大，但我国森林资源匮乏，优质的植物纤维产量较低，尤其在建材行业，纤维水泥板/硅酸钙板所需的纤维原料主要由进口针叶木浆纤维和国外废纸浆为主。
我国是农业大国，玉米、水稻、小麦、棉花等农作物秸秆资源量每年约8.2亿吨(约合4亿吨标煤)。虽然我国有丰富的秸秆类生物质资源，但利用率仍然不高，秸秆用之为宝、弃之为害的理念还没有深入人心，资源化、商品化程度低，综合利用产业化发展缓慢。因此大力开发秸秆纤维，有利于实现我国纤维利用原料的多元化，降低对国外进口纤维的依赖，同时也解决了秸秆利用率低，环境污染严重的问题。
微生物纤维素纤维与植物纤维具有相同的分子结构单元，但其具有很多独特的性质：具有超精细网状结构，微生物纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构；微生物纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，并且抗张强度高；微生物纤维素纤维有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性；由于微生物纤维素纤维具有很多优良的性质，因此对其进行开发利用具有积极意义。
专利WO 2017/123104 A1，公开了采用微生物纤维素纤维，天然粘合剂，废报纸纤维作为原料制备了纤维素纤维板，通过微生物纤维素增强了废报纸纤维的力学性能，但是其只公开了废报纸纤维的再利用，未提及秸秆纤维，同时，产品配方中必须要添加天然粘合剂，增加了成本，且其制备微生物纤维素有废旧报纸纤维组合物时采用干燥再浸泡的工艺，既提高了能耗、降低了生产效率也不利于两种天然纤维的高效分布相容，可能导致局部纤维团聚，产生应力集中点降低材料性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种天然纤维组合物，在不额外添加粘合剂即可以使得所述的天然纤维组合物具有相对于秸秆纤维更强的力学性能。
本发明还要解决的技术问题是提供上述天然纤维组合物的制备方法。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述天然纤维组合物的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种天然纤维组合物，包含秸秆纤维和微生物纤维素纤维，所述的天然纤维组合物不含粘合剂。
其中，所述的秸秆纤维包括但不限于麦草纤维、稻草纤维或蔗渣纤维等禾本纤维，优选麦草纤维或稻草纤维。
其中，所述的微生物纤维素纤维为高聚合度的微生物纤维素纤维，其聚合度优选为20000～22000，高于普通的微生物纤维素10000～16000的聚合度。聚合度越高，代表单根纤维素链越长，由于氢键作用，形成的纤维素纤维力学性能就越好。
其中，微生物纤维素纤维包括但不限于醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)的菌株生产的纤维素纤维。优选醋酸菌属(Acetobacter)生产的纤维素纤维。
其中，微生物纤维素纤维最优选经过基因工程改造的产高聚合度纤维素的木醋杆菌ATCC700178-bcsB生产的纤维素纤维，该基因工程菌记载于中国专利CN108060112A中。利用上述木醋杆菌ATCC700178-bcsB发酵制备微生物纤维素纤维的方法，优选如下：将活化好的生产菌株(木醋杆菌ATCC700178-bcsB)接种到灭过菌的发酵培养基中在28～32℃条件下静置生长，发酵9天后即可获得高聚合度微生物纤维素。所述的发酵培养基每升溶液组分优选为：葡萄糖30～60g，酵母膏1.0～1.5g，蛋白胨6～8g，磷酸二氢钠3～5g，乙酸0.8～1.3g，乙醇8～15g，pH5.8～6。
其中，秸秆纤维含量为天然纤维组合物总重量的80～99.5wt％(以干重计)，其余为微生物纤维素纤维。
其中，所述的粘合剂为阿拉伯胶、塑料树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂等天然或人工的粘合剂。
上述天然纤维组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)秸秆纤维浆的制备；
(2)微生物纤维素纤维的制备；
(3)微生物纤维素纤维水化层的破坏；
(4)微生物纤维素纤维预磨解；
(5)步骤(1)得到的将秸秆纤维浆和步骤(4)得到的微生物纤维素纤维进行调浆及共磨解。
步骤(1)中，所述的秸秆纤维浆的制备，采用化学蒸煮法、化学机械法或机械法制备秸秆纤维浆。所述的化学蒸煮法、化学机械法或机械法为本领域技术人员常规的纸浆方法。
步骤(2)中，微生物纤维素纤维的制备方法为：将微生物接种到含有1～2％v/v的乙醇的发酵培养基中好氧发酵培养微生物纤维素，后处理除去杂质，获得微生物纤维素纤维。所述的微生物包括但不限于醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)。优选醋酸菌属(Acetobacter)，最优选经过基因工程改造的产高聚合度纤维素的木醋杆菌ATCC700178-bcsB。
步骤(3)中，所述的微生物纤维素纤维水化层的破坏，采用螺旋挤压机挤出步骤(2)中得到的微生物纤维素纤维中的水分，将纤维素的含水量控制在60％以内，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
步骤(4)中，所述的微生物纤维素纤维预磨解，是将步骤(3)脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为5～10wt％，叩解度为10～15。
步骤(5)中，所述的调浆是将步骤(1)得到的将秸秆纤维浆和步骤(4)得到的微生物纤维素纤维混合均匀。
步骤(5)中，所述的共磨解，是将调浆后的物料进入2～3段串联的磨浆机进行均整，使该天然纤维组合物达到预期用途相对应的叩解度。
上述制备方法制备得到的天然纤维组合物也在本发明的保护范围之内。
上述天然纤维组合物因为具有可再生性能和较强的力学性能，是一种优良的材料，因此可以应用于制备纸基材料、纤维缓冲材料、纤维模塑材料或建筑装饰材料。
该天然纤维组合物可应用于不同领域，但随应用方向的不同，其中秸秆纤维与微生物纤维素纤维的比例也不相同，其处理方式也略有差异，具体详见各实施例。
其中，所述的纸基材料包括但不限于文化纸、瓦楞纸、纱管纸。
其中，所述的建筑装饰材料包括但不限于水泥纤维板、硅酸钙板或木塑复合板。
本发明中涉及的聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，本发明主要说明微生物纤维素的分子量。
本发明中涉及的磨浆机为造纸制浆工业中化机浆的常用设备，可通过调整磨盘结构来面向不同的应用。
本发明中涉及的螺旋挤压机主要采用螺距可调的单螺旋挤压机。
有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优势：
1、通过微生物纤维素纤维的加入，使植物纤维材料的力学性能提升20％以上。
2、本发明采用的是高聚合度的微生物纤维素，其具有更高的力学性能(弹性模量与杨氏模量)。
3、制备的秸秆纤维与微生物纤维素纤维的组合物，可对纯针叶木浆纤维进行部分替代，大幅降低生产成本。
4、该组合物制备的纯天然纤维板材，不添加任何胶黏剂，通过制备工艺的改进，最大限度分丝帚化，打开纤维微结构提高氢键的结合能力。
5、本发明的制备方法采用湿法制备，强调破坏微生物纤维素纤维水化层的重要性，且湿法处理流程连贯性好，能够保持纤维最原始的形态，且更易于与秸秆纤维充分混合；而专利WO 2017/123104 A1的制备方法中强调微生物纤维素纤维与粘合剂复合后要进行干燥，干燥后微生物纤维素纤维与含水状态下不同，且重新洗水后复原概率低影响微生物纤维与废旧报纸纤维均匀复合。
6、本发明采用先进的纤维复配技术，进行两种天然纤维素纤维的湿法复配，提高了纤维相容性，并且可以实现连续生产提高了生产效率，并且采用本复配纤维制造的纤维类材料不采用任何胶黏剂，经济性更高，环保性更好。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
以下实施例中所述的天然纤维组合物按照以下步骤制备得到：
(1)秸秆纤维浆的制备：采用化学蒸煮法、化学机械法或机械法制备秸秆纤维浆。
(2)微生物纤维素纤维的制备；将微生物接种到含有1～2％v/v的乙醇的发酵培养基中好氧发酵培养微生物纤维素，后处理除去杂质，获得微生物纤维素纤维。以下实施例中使用的微生物为木醋杆菌ATCC700178-bcsB，但不局限于木醋杆菌ATCC700178-bcsB这种微生物，醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)的菌株，只要其产生的微生物纤维素纤维的聚合度满足本发明20000～22000的聚合度要求都可以用于本发明。
(3)微生物纤维素纤维水化层的破坏：采用螺旋挤压机挤出步骤(2)中得到的微生物纤维素纤维中的水分，将纤维素的含水量控制在60％以内，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
(4)微生物纤维素纤维预磨解：将步骤(3)脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为5～10wt％，叩解度为10～15。
(5)步骤(1)得到的将秸秆纤维浆和步骤(4)得到的微生物纤维素纤维进行调浆及共磨解。所述的调浆是将步骤(1)得到的将秸秆纤维浆和步骤(4)得到的微生物纤维素纤维混合均匀。所述的共磨解，是将调浆后的物料进入2～3段串联的磨浆机进行均整，使该天然纤维组合物达到预期用途相对应的叩解度。
实施例1-1：化学蒸煮法制备秸秆纤维浆
(1)在除髓蔗渣中加入蒸煮药剂，其中碱用量为以氢氧化钠计对绝干原料量的16％，液比为1∶3，硫化度为5％；
(2)通入蒸汽进行加热，加热升温到160℃保温90min；
(3)蒸煮结束后热喷放，挤浆，洗浆获得蔗渣化学纤维浆(叩解度10°SR，湿重5～6.5g)。
实施例1-2：化学机械法制备秸秆纤维浆
(1)将麦草秸秆物料以氢氧化钠计对绝干原料量的6％进行预浸泡2h；
(2)预浸泡结束后采用20％固含进行高浓磨浆，磨浆后再以5％浆浓进行低浓磨浆即可获得秸秆纤维浆。
(3)采用螺旋挤浆洗浆机清洗秸秆纤维浆中的残碱和木素，获得化学机械法秸秆纤维浆(叩解度15°SR，湿重5～6.5g)。
实施例1-3：机械法制备秸秆纤维浆
(1)将稻草秸秆物料清洗干净，进入预热器采用蒸汽120℃进行预热软化30min。
(2)将软化的物料进行蒸汽压力磨浆，蒸汽压力0.3MPa，获得一段粗秸秆纤维浆。
(3)将粗纤维浆进行二段精磨，获得机械秸秆纤维浆(叩解度15°SR，湿重5～6.5g)。
实施例2-1：基因工程菌制备微生物纤维素纤维
(1)对斜面菌种进行活化：将斜面保藏好的木醋杆菌ATCC700178-bcsB，划线于新配置的固体培养基上(培养基配方：葡萄糖100g/L，酵母膏10g/L，碳酸钙20g/L，琼脂15g/L，并调节pH为6.2)，32℃培养48h。
(2)菌种的液体活化：将上述固体培养基上培养完毕的菌种刮下接种到30mL液体活化培养基上(培养基配方：葡萄糖80g/L，酵母膏10g/L，蛋白胨5g/L，并调节pH为6.5)，28℃摇床培养36h，获得液体活化种子液。
(3)发酵培养：将液体活化好的木醋杆菌菌株接种到灭过菌的发酵培养基中(葡萄糖60g/L，酵母膏1.0g/L，蛋白胨6g/L，磷酸二氢钠5g/L，乙酸1.3g/L，乙醇8g/L，pH5.8)在32℃条件下静置生长，发酵9天后即可获得高聚合度微生物纤维素，经检测该纤维素聚合度20000。
实施例2-2：野生菌株制备微生物纤维素纤维
采用野生木醋杆菌(bio-82614，中国微生物菌种中心)制备微生物纤维素纤维，其活化与发酵方法与实施例2中基因工程菌相同。经检测野生菌采用相同方法制备的纤维素聚合度为11000。
实施例3-1：高聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-1中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：12r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在60％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为8wt％，叩解度为10。
实施例3-2：低聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-2中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：12r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在60％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为8wt％，叩解度为10。
实施例3-3：高聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-1中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：10r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在50％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为5wt％，叩解度为15。
实施例3-4：低聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-2中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：10r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在50％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为5wt％，叩解度为15。
实施例3-5：高聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-1中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：12r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在55％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为8wt％，叩解度为10。
实施例3-6：低聚合度微生物纤维素纤维水化层的破坏和预磨解
采用螺旋挤压机挤出实施例2-2中获得的微生物纤维素纤维中的水分，其中螺旋挤压机螺旋压缩比为1∶2.06，螺旋主轴为变径锥度轴，进料端
出料端
出口部有一段不变径直轴，主轴转速：12r/min。通过螺旋挤压处理，破坏微生物纤维的水化层，将纤维素的含水量控制在55％，并且挤压分丝，使其表面束水能力下降。
将脱水后的微生物纤维素纤维采用高浓磨浆机进行粗磨，将纤维素磨成纤维浆，浆浓度为8wt％，叩解度为10。
实施例4-1
将实施例1-1和实施例3-1的产物按照20：1重量比混合均匀进行共磨解，将调浆后的物料以8wt％的浓度进入3段串联的低浓磨浆机进行均整，得到天然纤维组合物1，其中成浆质量为40～42°SR，湿重4～4.5g。
填料及助剂：AKD，固含量15％，用量0.3wt％(对绝对干浆)；PCC，用量为纸料的10wt％；氧化淀粉，用量为纸料的8wt％；抗水剂，为氧化淀粉，用量为纸料的5.8wt％。
将加入上述助剂和填料的天然纤维组合物进行抄造制纸。
实施例4-2
将实施例1-1和实施例3-2的产物按照20：1重量比混合均匀进行共磨解，其他处理方式与实施例4-1一致，获得天然纤维组合物，并且抄造制纸。
实施例4-3
组合物全部采用实施例1-1制备的蔗渣化学浆，不含微生物纤维素纤维，总用量、工艺、助剂与实施例4-1相同，并且抄造制纸。
实施例5：
将实施例4-1、4-2、4-3的产品进行如下性能检测，结果见表1。
其中，
打浆度，湿重，定量检测方法参考GB/T 3332-2004；
耐折度检测方法参考GB/T 457-2002；
环压强度和环压指数检测方法参考GB/T 2679.8-2016。
表1
通过数据对比，普通蔗渣浆添加微生物纤维素纤维后力学性能大幅提升，并且高聚合度微生物纤维增强效果明显优于低聚合微生物纤维，其应用方向与经济价值也大幅提高。
实施例6-1
将实施例1-2和实施例3-3的产物按照20∶1重量比混合均匀进行共磨解，将调浆后的物料以3wt％的浓度进入2段串联的低浓磨浆机进行均整，得到天然纤维组合物，其中成浆质量为30～35°SR，湿重3～3.5g。
制板：取3wt％天然纤维组合物的水溶液700g，加入水泥、石英砂、硅灰石等，其中水泥：石英砂：天然纤维组合物：硅灰石的质量比为48∶48∶5∶1，水泥201.6g，石英砂201.6g，硅灰石4.2g。将上述物料混合均匀后过滤、挤压、预养护、脱模、常压养护3天和蒸压养护10h后分别进行相关检测。
实施例6-2
将实施例1-2和实施例3-4的产物按照20∶1重量比混合均匀进行共磨解，其他处理方式与实施例6-1一致，获得天然纤维组合物，并按照实施例6-1方法制板。
实施例6-3
组合物全部采用实施例1-2制备的麦草秸秆纤维浆，不含微生物纤维素纤维，总用量和工艺及其他条件与实施例6-1相同，并按照实施例6-1方法制板。
实施例6-4
单独采用进口叶浆(智利金星牌针叶浆)代替实施例6-1中的微生物纤维素纤维与麦草化机浆的混合浆，其他条件与实施例6-1相同，并按照实施例6-1方法制板。
实施例7：
将实施例6-1、6-2、6-3、6-4的产品进行如下性能检测，结果见表2。
其中，常压养护和蒸压养护检测方法按照中国建材行业标准JC/T 412.1-2018。
表2
| 抗折强度 | 实施例6-1 | 实施例6-2 | 实施例6-3 | 实施例6-4 | 国标 |
| 常压养护(MPa) | 5.1 | 4.5 | 3.8 | 5.3 | 4(R1) |
| 蒸压养护(MPa) | 14.1 | 12.6 | 10.2 | 14.2 | 13(R3) |
通过数据对比，普通麦草化机浆添加微生物纤维素纤维后力学性能大幅提升，高聚合度微生物纤维素纤维添加后使常规麦草浆能与进口针叶浆制备的水泥纤维板相媲美，因此部分替代针叶浆用于建筑领域的纤维水泥板等，麦草化机浆3000元/吨左右，添加5％左右的微生物纤维素纤维价值1500元(微生物纤维素纤维30000元/吨)，合计4500元/吨；相比进口针叶浆7000元/吨的价格，具有巨大的经济效益，解决我国针叶浆短缺，依赖进口的问题。
实施例8-1
将实施例1-2和实施例3-3的产物按照50∶1重量比混合均匀进行共磨解，将调浆后的物料以5wt％的浓度进入2段串联的低浓磨浆机进行均整，得到天然纤维组合物，其中成浆质量为15～20°SR，湿重8～10g。
制板：将混合浆调浆浓度至10％，采用真空抽滤形成纤维滤饼，对滤饼进行初步挤压挤出部分水分后进行微波干燥，干燥完毕后进行平整，纤维重组保温材料制备完成。
实施例8-2
将实施例1-2和实施例3-4的产物按照50∶1重量比混合均匀进行共磨解，其他处理方式与实施例8-1一致，获得天然纤维组合物，并按照实施例8-1的方法制板。
实施例8-3
组合物全部采用实施例1-2制备的麦草秸秆纤维浆，不含微生物纤维素纤维，总用量和工艺及其他条件与实施例8-1相同，并按照实施例8-1的方法制板。
实施例9：
将实施例8-1、8-2、8-3的产品进行如下性能检测，结果见表3。
其中，
密度检测参考GB/T 6343；
导热系数检测参考GB/T 10294；
燃烧性能/耐火等级检测参考GB/T10801.1-2002；
弯曲强度检测参考GB/T 9341；
隔音性能检测参考GB/T 19889.3-2005。
表3
通过数据对比，微生物纤维素纤维的加入能够提高普通稻草纤维重组板的力学性能，且高聚合纤维素纤维明显优于低聚合纤维，由于微生物纤维素纤维是纳米纤维丝，其加入使纤维重组版微观结构发生变化，使其导热系数有所下降，隔声性能有所提高。而高聚合纤维比低聚合度纤维链更长，能够产生更强的分子间氢键，因此其力学性能更高。该微生物纤维素纤维与植物纤维素纤维的组合物的使用将提高材料的性能。
实施例10-1：调浆及共磨解
将实施例1-3和实施例3-5的产物按照60∶1重量比混合均匀进行共磨解，将调浆后的物料以10wt％的浓度进入2段串联的低浓磨浆机进行均整，得到天然纤维组合物，其中成浆质量为25～30°SR，湿重6～8g。
制纤维模塑材料：将混合浆调浆浓度至20wt％，采用真空吸滤配合热压工艺，在230℃，15吨压力下热压成型，切边整形后进行相关检测。
实施例10-2：调浆及共磨解
将实施例1-3和实施例3-6的产物按照60∶1重量比混合均匀进行共磨解，其他处理方式与实施例10-1一致，获得天然纤维组合物，并按照实施例10-1方法制备模塑材料。
实施例10-3
组合物全部采用实施例1-3制备的稻草秸秆纤维浆，不含微生物纤维素纤维，总用量和工艺及其他条件与实施例10-1相同，并按照实施例10-1方法制备模塑材料。
实施例11
将实施例10-1、10-2、10-3的产品进行如下性能检测，结果见表4。
其中，
打浆度，湿重，定量检测参考GB/T 3332-2004；
密度检测参考GB/T 6343；
耐破度/耐破指数检测参考GB/T 454-2002；
弹性模量/抗压强度检测参考GB/T 11718-2009。
表4
通过数据对比，微生物纤维素纤维的加入能够提高普通稻草纤维模塑材料的力学性能，且高聚合纤维素纤维明显优于低聚合纤维，由于微生物纤维素纤维是纳米纤维丝，纳米纤维素具有优异的力学性能，该纳米纤维丝的加入改善了植物纤维原料在加工过程中的性能损失，提高植物纤维模塑材料的性能。而高聚合纤维比低聚合度纤维链更长，能够产生更强的分子间氢键，因此其力学性能更高。
Claims (17)
1.一种天然纤维组合物，其特征在于，包含秸秆纤维和微生物纤维素纤维，所述的天然纤维组合物不含粘合剂。
2.根据权利要求1所述的天然纤维组合物，其特征在于，所述的秸秆纤维为麦草纤维、稻草纤维或蔗渣纤维等禾本纤维。
3.根据权利要求1所述的天然纤维组合物，其特征在于，所述的微生物纤维素纤维为高聚合度的微生物纤维素纤维，其聚合度为20000～22000。
4.根据权利要求3所述的天然纤维组合物，其特征在于，微生物纤维素纤维为醋酸菌属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)的菌株生产的纤维素纤维。
5.根据权利要求3所述的天然纤维组合物，其特征在于，微生物纤维素纤维为经过基因工程改造的产高聚合度纤维素的木醋杆菌ATCC700178-bcsB生产的纤维素纤维。
6.根据权利要求1所述的天然纤维组合物，其特征在于，秸秆纤维含量为天然纤维组合物总重量的80～99.5wt％，其余为微生物纤维素纤维。
7.权利要求1所述的天然纤维组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)秸秆纤维浆的制备；
(2)微生物纤维素纤维的制备；
(3)微生物纤维素纤维水化层的破坏；
(4)微生物纤维素纤维预磨解；
(5)将步骤(1)得到的秸秆纤维浆和步骤(4)得到的微生物纤维素纤维进行调浆及共磨解。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的秸秆纤维浆的制备，采用化学蒸煮法、化学机械法或机械法制备秸秆纤维浆。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，微生物纤维素纤维的制备方法为：将微生物接种到含有1～2％v/v的乙醇的发酵培养基中好氧发酵培养微生物纤维素，后处理除去杂质，获得微生物纤维素纤维。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的微生物纤维素纤维水化层的破坏，采用螺旋挤压机挤出纤维素中的水分。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的微生物纤维素纤维预磨解，是将脱水的微生物纤维采用高浓磨浆机进行粗磨。
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的调浆是将秸秆纤维浆和微生物纤维素纤维混合均匀。
13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的共磨解，是进入2～3段串联的磨浆机进行均整。
14.权利要求7～13制备方法制备得到的天然纤维组合物。
15.权利要求1所述的天然纤维组合物在制备纸基材料、纤维缓冲材料、纤维模塑材料或建筑装饰材料中的应用。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述的纸基材料为文化纸、瓦楞纸、纱管纸。
17.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述的建筑装饰材料为水泥纤维板、硅酸钙板或木塑复合板。
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