CN111961350A - 一种甘蔗渣的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种甘蔗渣的改性方法,采用丙三醇、乙二醇和正丁醇的混合溶剂,溶解EVOH粉体,再对用氢氧化钠处理后甘蔗渣进行改性。根据改性后甘蔗渣的接触角、表面张力和黏附功数据表明,当EVOH粉体溶解在一定体积比比例三种溶剂中时,对甘蔗渣的改性效果最佳,改性后的甘蔗渣表面残留的混合溶剂不需进一步去除,在放置少许时间之后即可被甘蔗渣吸收。本发明公开的技术方案解决了丙三醇覆盖在甘蔗渣表面屏蔽了EVOH对甘蔗渣的改性、从而达不到理想改性效果的问题。

Description

一种甘蔗渣的改性方法
技术领域
本发明属于材料制备领域,具体涉及一种甘蔗渣的改性方法。
背景技术
甘蔗是中国最大的制糖原料,主要分布在我国广西、云南、广东和海南等省份,每年都有大量的甘蔗渣产生,具有较高的利用空间。甘蔗渣主要成分为50%的纤维,25%的半纤维和25%的木质素,甘蔗渣作为一种丰富的再生资源,其高值化利用一直以来受到各界人士的关注,目前甘蔗渣主要利用方式有以下几种:生物发电、造纸、燃料乙醇和高密度纤维板材。
甘蔗渣的开发利用主要体现在人造板、蔗渣墙和制浆造纸等,目前我国甘蔗渣碎料板工业已经逐步形成工业体系,已有20多间年产0.5万-1万立方米的蔗渣碎料板厂建成投产,主要分布在广东、广西、福建、江西和四川等省,蔗渣碎板生产是我国人造板工业的一个重要组成部分。
另一方面,通过甘蔗渣与各种树脂制成复合材料是一种高值化利用方式。过去木塑复合材料中植物纤维大多是使用木粉、木屑等,目前在保护森林政策下,木屑量较少,而甘蔗渣资源比较丰富,分布也比较集中,可代替常用的木粉、木屑等原料,解决现有木分量少等问题。但是,甘蔗渣与一些高分子材料复合时,甘蔗渣中含有一些极性基团,像PVC为弱极性,两者在复合时,复合界面相容性较差,并且甘蔗渣中的植物纤维表面存在大量羟基,容易形成氢键而聚集,从而导致甘蔗渣不能在PVC中均匀分布。所以为克服以上问题,通常先需要对回收的甘蔗渣进行改性处理或添加改性剂。
EVOH作为一种相容剂可用于改性木塑复合材料,改善植物纤维与各种聚合物基体的相容性,从而达到提高复合材料机械性能的效果。但是利用EVOH改性甘蔗渣时,常有以下一些问题,其一,EVOH通常需要先溶解在丙三醇溶剂当中,但是丙三醇在室温下粘度较大,流动性差,改性过程中EVOH不能与甘蔗渣完全接触,从而达不到理想改性效果;其二,直接将EVOH改性甘蔗渣,甘蔗渣表面孔隙较少,也会造成改性不充分。
发明内容
针对以上EVOH改性甘蔗渣所遇到的问题,本发明的目的是提供一种甘蔗渣的改性方法,其制备方法包括以下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4~5遍,然后晒干,进行粉碎,选用60~100目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入95~110℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用100~120目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于80~100℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:0.6~1.1:0.4~0.8的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在160~200℃下进行搅拌混合溶解,时间为2~4h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60~80℃下进行搅拌,搅拌时间为5~10h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:0.8~1.5:0.03~0.09加入,得到改性甘蔗渣。
优选的,步骤S2当中,粉碎的甘蔗渣在100目的筛网进行过筛,干燥温度为100℃。
优选的,步骤S4当中,混合溶剂中丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:0.8~1.1:0.6~0.8。
更优选的,丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:1:0.6。
优选的,加入搅拌器中进行搅拌的甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体的质量比比例为1:0.8~1.3:0.03~0.06。
本发明具有如下有益效果:
(1)使用11%的氢氧化钠溶液对榨汁回收后的甘蔗渣进行浸泡处理,能够去除甘蔗渣中的部分木质素和半纤维素,并且使甘蔗渣变得蓬松、孔隙增多,还降低纤维极性,改善纤维与基体间的界面相容性。
(2)采用EVOH对甘蔗渣进行改性处理,能够改善植物纤维与各种聚合物基体的相容性,进而达到提高复合材料机械性能的效果。
(3)将EVOH与一定比例的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂混合搅拌,有效解决了由于丙三醇粘度大,流动性差,EVOH溶解混合不完全的问题。
(4)利用丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂,有效解决了只采用丙三醇溶剂,由于含有极性羟基的丙三醇覆盖在甘蔗渣表面屏蔽了EVOH对甘蔗渣的改性,从而达不到理想改性效果的问题。
(5)本发明首先通过氢氧化钠溶液进行处理甘蔗渣,使甘蔗渣孔隙增多,在使用EVOH改性时,能够使EVOH更好与甘蔗纤维接触,从而使改性效果更好。
附图说明
图1为实施例1、对比例1和对比例2以及未改性甘蔗渣水洗前后表面张力对比图;
图2为实施例1、对比例1和对比例2以及未改性甘蔗渣的水洗极性分量对比图;
图3为实施例1、对比例1和对比例2以及未改性甘蔗渣在放置不同时间后的接触角对比图。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明,本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下属的实施例。
实施例1
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4遍,然后晒干,进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入95℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于80℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:1:0.5的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在160℃下进行搅拌混合溶解,时间为2h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60℃下进行搅拌,搅拌时间为5h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:1:0.04加入,得到改性甘蔗渣。
实施例2
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤5遍,然后晒干,进行粉碎,选用80目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入110℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用120目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于100℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:1.1:0.8的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在200℃下进行搅拌混合溶解,时间为4h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在80℃下进行搅拌,搅拌时间为10h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:1.5:0.09加入,得到改性甘蔗渣。
实施例3
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4遍,然后晒干,进行粉碎,选用60目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入100℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用110目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于90℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:0.8:0.5的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在170℃下进行搅拌混合溶解,时间为3h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在70℃下进行搅拌,搅拌时间为6h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:1:0.05加入,得到改性甘蔗渣。
实施例4
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4遍,然后晒干,进行粉碎,选用60目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入115℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于100℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:1:0.7的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在180℃下进行搅拌混合溶解,时间为2h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在75℃下进行搅拌,搅拌时间为8h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:1.5:0.07加入,得到改性甘蔗渣。
实施例5
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4~5遍,然后晒干,进行粉碎,选用60目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入100℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于90℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:0.6:0.4的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在180℃下进行搅拌混合溶解,时间为4h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60℃下进行搅拌,搅拌时间为8h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:0.8:0.04加入,得到改性甘蔗渣。
对比例1
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,用水洗涤4遍,然后晒干,进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入95℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S2:将EVOH进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于80℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S3:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:1:0.5的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温。
S4:将步骤S3得到的溶剂和步骤S2得到的EVOH粉体在160℃下进行搅拌混合溶解,时间为2h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60℃下进行搅拌,搅拌时间为5h,其中,甘蔗渣、混合溶剂和EVOH粉体以质量比为1:1:0.04加入,得到改性甘蔗渣。
对比例2
一种甘蔗渣的改性方法,制备过程包括如下步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h。
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4遍,然后晒干,进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入95℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用。
S3:将EVOH进行粉碎,选用100目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于100℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体。
S4:将步骤S3得到的EVOH粉体和丙三醇在160℃下进行搅拌混合溶解,时间为2h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60℃下进行搅拌,搅拌时间为5h,其中,甘蔗渣、丙三醇和EVOH粉体以质量比为1:1:0.04加入,得到改性甘蔗渣。
性能测试实验:
将实施例1、对比例1和对比例2方法制得的甘蔗渣分别取少量,放置1天,7天和30天测试接触角;
将实施例1、对比例1和对比例2方法制得的甘蔗渣分别取少量,在粉末压片机中压制成厚度均匀的圆形薄片,测试性能使用。

Claims (4)

1.一种甘蔗渣的改性方法,其特征在于,包括以下操作步骤:
S1:将回收来的榨汁后的甘蔗残渣,浸泡在质量浓度为11%的氢氧化钠溶液当中,浸泡时间为6h;
S2:将步骤S1得到的甘蔗渣,用水洗涤4~5遍,然后晒干,进行粉碎,选用60~100目的筛网进行过筛,然后将筛选好的甘蔗渣放入95~110℃的烘箱之中进行干燥12h,之后密封保存备用;
S3:将EVOH进行粉碎,选用100~120目的筛网进行过筛,得到EVOH的粉体,然后将EVOH粉体置于80~100℃的烘箱中进行干燥26h,得到干燥的EVOH粉体;
S4:将丙三醇、乙二醇和正丁醇按照体积比1:0.6~1.1:0.4~0.8的比例在60℃下进行混合均匀,然后让其自然晾至室温;
S5:将步骤S4得到的溶剂和步骤S3得到的EVOH粉体在160~200℃下进行搅拌混合溶解,时间为2~4h,然后加入到搅拌器当中,将步骤S2得到的甘蔗渣加入到搅拌器当中在60~80℃下进行搅拌,搅拌时间为5~10h,其中,甘蔗渣、混合醇溶剂和EVOH粉体以质量比为1:0.8~1.5:0.03~0.09加入,得到改性甘蔗渣。
2.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣的改性方法,其特征在于,将EVOH溶解于体积比为1:0.8~1.1:0.6~0.8的丙三醇、乙二醇和正丁醇混合溶剂中。
3.根据权利要求1或2所述的一种甘蔗渣的改性方法,其特征在于,混合醇溶剂丙三醇、乙二醇和正丁醇的体积比比例为1:1:0.6。
4.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣的改性方法,其特征在于,甘蔗渣、混合醇溶剂和EVOH粉体的质量比比例为1:0.8~1.3:0.03~0.06。
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