CN116535874B - 一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料及其制备方法，本发明涉及一种木粉豆粕复合材料及其制备方法。本发明要解决现有使用大豆蛋白制备生物降解材料存在生产工艺复杂、成本高的问题。木粉豆粕复合材料由木粉、榨油豆粕粉、聚酰胺多胺‑环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成；制备方法：一、称取；二、制备木粉‑豆粉混合物；三、将聚酰胺多胺‑环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉‑豆粉混合物中；四、热压。
Description
技术领域
本发明涉及一种木粉豆粕复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等石油基合成塑料为难降解的合成塑料，虽具有优异的力学性能、加工特性、来源充足和性价比高等优点，但其制备不仅依赖于不可再生的化石资源，而且存在生产使用CO2排放量大、在自然环境下难以降解、对土壤与生物形成不良影响等问题。
当前国内外工业界为制备可完全生物降解的塑料制品，主要使用聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、壳聚糖、聚丁二酸丁二醇酯、聚ε-己内酯等可生物降解塑料基体。它们虽在部分力学性能和加工特性方面与聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等传统塑料相当，但价格却是传统塑料的2倍以上，导致其应用受到很大限制。为了降低可生物降解材料的成本，国内外不少学者就成本较低的可降解生物质原料与聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等可生物降解塑料复合，已获得了力学性能优良、又能降低成本的可生物降解新材料，例如将淀粉与聚乳酸复合、木粉与聚羟基脂肪酸酯复合、木粉与聚乳酸复合、植物纤维与聚羟基脂肪酸酯复合、淀粉与聚羟基脂肪酸酯复合、纤维素与聚乳酸复合等。但由于上述可生物降解材料在制备过程中，依然使用了聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯等成本昂贵的可生物降解塑料基体，使其成本仍然明显高于传统塑料制品或者聚合物基复合材料。
榨油豆粕大豆制油加工中产生的剩余物，其主要成分为大豆蛋白和大豆多糖。大豆蛋白是一种可完全生物降解、可再生的生物质原料，国内外学者就大豆蛋白制备可降解材料开展了广泛研究，运用干法或湿法成型技术，结合增塑改性、化学修饰、共混、纤维增强等改性策略，制备得到具有良好生物降解特性和力学性能的各种生态材料，例如膜材料、泡沫材料、复合材料、缓释材料等，可应用于食品、汽车、化工、农业等领域的包装材料或工业材料基材。然而，大豆蛋白是从榨油豆粕中提取获得，由高相对分子质量的肽链通过氢键、离子键、疏水键等次级键组装形成具有不同高级结构的球型蛋白，具有脆性大、不易熔融、不易溶解、不易成型加工的特性，通常难以直接制备各种生物降解材料，需要增塑改性或者化学修饰，例如：专利ZL 201810751635.3公开的一种热塑性大豆蛋白复合材料及其制备方法，首先需要对大豆蛋白在尿素溶液和碱液中进行活化，再进行接枝改性，最后经过挤出造粒和成型，才能制备得到可生物降解的热塑性大豆蛋白复合材料成品；专利CN201910547404.5公开的一种抗氧化性大豆蛋白复合薄膜及其制备方法，需要用甘油等增塑剂对大豆蛋白进行增塑改性，再使用纳米纤维素增强。因此，使用大豆蛋白制备生物降解材料存在生产工艺复杂的问题，加之大豆蛋白的成本约为榨油豆粕粉的4-6倍，使得大豆蛋白基生物降解材料还存在成本高的应用难题。
发明内容
本发明要解决现有使用大豆蛋白制备生物降解材料存在生产工艺复杂、成本高的问题，进而提供一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料及其制备方法。
一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，它按质量份数是由100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％。
一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、按质量份数称取100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％；
二、将称取的100份木粉及5份～40份榨油豆粕粉混合均匀，得到木粉-豆粉混合物；
三、在搅拌条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
或将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在压力为1MPa～2.0MPa的条件下，预压1min～2min，得到胚体，然后将胚体置于温度为110℃～160℃的模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
设耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的厚度为Th，单位为mm，则t＝(0.5Th～1.2Th)min。
本发明的有益效果是：
1)无需添加昂贵的可降解塑料基材，就可制备得到可生物降解的生物质基复合材料，具有成本低、产品绿色环保的特征；
2)基于聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂对榨油豆粕粉及木粉的有效化学交联作用(如图3所示)，使得榨油豆粕粉木粉通过聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂形成交联网络结构，在保留木粉-榨油豆粕复合材料可生物降解的基础上，赋予其优良力学性能和耐水性能；
3)借助于低成本的水性环保聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂溶液(1800元/吨～2600元/吨)的交联作用，直接利用易于获取、成本低、可再生、可生物降解的木粉与榨油豆粕粉为原料，无需对榨油豆粕粉进行活化、增塑或接枝等改性预处理，就可通过一步法热压成型制备可生物降解、具有优良力学性能和耐水性能的低成本生物质基复合材料，适用于包装、建材、汽车内饰、家具等领域的工业基材，生产工艺简单。
附图说明
图1为实施例一制备的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的实物图；
图2为实施例一耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的芯层温度-成型时间曲线图；
图3为本发明聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂对木粉和榨油豆粕粉的交联反应。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，它按质量份数是由100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％。
本具体实施方式所述的榨油豆粕粉的颗粒度越小(例如能通过300目筛网)，它与木粉的复合效果越好、力学性能和耐水性能越高，但是榨油豆粕粉在粉碎加工时的质量损失率越大、粉碎效率越低，从而增加榨油豆粕粉的生产成本，兼顾生产成本与复合效果，以通过120目至200目筛网的榨油豆粕粉为最适宜。适当增加榨油豆粕粉的用量能够提升木粉-豆粉复合材料的力学性能和耐水性能，但当其用量大于木粉质量的15％以后，力学性能和耐水性能改善不明显，而且还会增加复合材料的成本。因此，出于复合材料性能与成本的综合考虑，最适宜的榨油豆粕粉用量为木粉质量的15％～20％。
本具体实施方式所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂是为市售聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液。聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的浓度对于木粉-豆粉复合材料的热压成型工艺和复合效果有着重要影响：增加聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂浓度，相当于提高树脂的用量，能够提升木粉-豆粉复合材料的力学性能，但会增加复合材料的成本；降低聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的浓度，会增加聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉和豆粉三者混合物料的含水率，导致热压成型时间增加(主要用于排除多余水分)，但有利于聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂在木粉与榨油豆粕粉中的均匀分散以及异形制品胚体的预压成型；因此聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分浓度以9％～15％为宜。
本具体实施方式的有益效果是：
1)无需添加昂贵的可降解塑料基材，就可制备得到可生物降解的生物质基复合材料，具有成本低、产品绿色环保的特征；
2)基于聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂对榨油豆粕粉及木粉的有效化学交联作用(如图3所示)，使得榨油豆粕粉木粉通过聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂形成交联网络结构，在保留木粉-榨油豆粕复合材料可生物降解的基础上，赋予其优良力学性能和耐水性能；
3)借助于低成本的水性环保聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂溶液(1800元/吨～2600元/吨)的交联作用，直接利用易于获取、成本低、可再生、可生物降解的木粉与榨油豆粕粉为原料，无需对榨油豆粕粉进行活化、增塑或接枝等改性预处理，就可通过一步法热压成型制备可生物降解、具有优良力学性能和耐水性能的低成本生物质基复合材料，适用于包装、建材、汽车内饰、家具等领域的工业基材，生产工艺简单。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为9％～15％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：它按质量份数是由100份木粉、15份～20份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的木粉为原木、木板、木材加工剩余物和废旧木材中的一种或几种混合物，经物理粉碎加工及通过目数不小于12目的筛网后得到。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的榨油豆粕粉为大豆制油得到的低温豆粕和高温豆粕中的一种或两种的混合物，经物理粉碎加工及通过目数不小于120目的筛网后得到。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的木粉含水率低于12％；所述的榨油豆粕粉的含水率为10％以下。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、按质量份数称取100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％；
二、将称取的100份木粉及5份～40份榨油豆粕粉混合均匀，得到木粉-豆粉混合物；
三、在搅拌条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
或将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在压力为1MPa～2.0MPa的条件下，预压1min～2min，得到胚体，然后将胚体置于温度为110℃～160℃的模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
设耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的厚度为Th，单位为mm，则t＝(0.5Th～1.2Th)min。
本具体实施方式步骤四所述的热压成型，通过在110℃～160℃成型温度和2MPa～3.5MPa成型压力下保持必要的成型时间t＝(0.5Th～1.2Th)min(Th为耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的厚度，单位为mm，精确至0.1mm，如为异形产品则以厚度最大的区域为准)实现，其目的是确保充分交联使复合材料成型，通过热压成型制得复合材料板材。
本具体实施方式保持板材厚度不变(即模具不变)的情况下，通过调控置于模具内的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉混合物料的固体份质量，可获得具有不同密度的可生物降解的木粉-榨油豆粕粉复合材料制品。复合板材的密度对其力学性能与热压成型效果也有着重要影响，当密度大于0.75g/cm3后，所制备复合材料具有优良的力学性能(拉伸强度大于25MPa、静曲强度大于30MPa、抗冲击强度大于3kJ/m2)和理想的耐水性能(耐受4h沸水煮且保留良好拉伸性能)；但是密度过大(尤其密度大于0.9g/cm3以后)，板材密度程度增加，可有效提升其各项力学性能和耐水性能，但也会使热压成型的排气困难、热压成型时间延长。对于生产托盘、盆钵、箱盒等异形制品，最好对于喷施了聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的木粉和豆粉混合物料先在对应产品形状的模具内预压形成胚体(在1MPa～2.0MPa压力下预压)，然后转移到预热好(110℃～160℃)的模具内再进行热压成型，以确保复合型材的质量与成品率；对于生产平板、片材等规则制品，可直接对喷施了聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的木粉和豆粉混合物料在110℃～160℃成型温度和2MPa～3.5MPa成型压力下进行热压成型。复合材料的厚度以及混合物料/胚体的含水率对热压成型时间也有着重要影响，增加复合材料的厚度会使混合物料/胚体的芯层加热减慢，为确保芯层充分固化应适当延长成型时间；提高混合物料/胚体的含水率，会延长复合材料在热压成型时的排气时间。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：步骤一中所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为9％～15％。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七或八之一不同的是：步骤一中按质量份数称取100份木粉、15份～20份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液。其它与具体实施方式七或八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七至九之一不同的是：步骤三中在搅拌速度为100r/min～150r/min的条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中。其它与具体实施方式七至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，它按质量份数是由100份木粉、5份榨油豆粕粉、55份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为12％。
上述耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、按质量份数称取100份木粉、5份榨油豆粕粉、55份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为12％；
二、在搅拌速度为150r/min的条件下，将称取的100份木粉及5份榨油豆粕粉混合均匀，得到木粉-豆粉混合物；
三、在搅拌速度为150r/min的条件下，将55份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，通过平压成型的方法，在温度为130℃及压力为3MPa的条件下，保温保压4.5min，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材；所述的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的厚度Th为5.6mm。
步骤一中所述的木粉为杨木板经物理粉碎加工及通过16目筛网后得到；所述的木粉含水率为6％～8％。
步骤一中所述的榨油豆粕为大豆制油得到的低温豆粕和高温豆粕按质量比为1:1混合的复合物，经物理粉碎加工及通过200目筛网后得到；所述的榨油豆粕粉的含水率为9％～10％。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为10份。其它与实施例一相同。
实施例三：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为15份。其它与实施例一相同。
实施例四：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为20份。其它与实施例一相同。
实施例五：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为25份。其它与实施例一相同。
实施例六：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为30份。其它与实施例一相同。
实施例七至十：本实施例与实施例一不同的是：步骤二榨油豆粕粉的加入量为15份；步骤四中将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，通过平压成型的方法，在温度为130℃及压力为3MPa的条件下，保温保压3min；步骤四所述的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的厚度Th为3.2mm。其它与实施例一相同。
实施例七至十保持板材厚度不变(即模具不变)的情况下，通过调控置于模具内的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉混合物料的固体份质量，可获得具有不同密度的可生物降解的木粉-榨油豆粕粉复合板材。
对比试验：
一、按质量份数称取100份木粉及55份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为12％；
二、在搅拌速度为150r/min的条件下，将55份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂与木粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂与木粉的混合物料置于模具内，通过平压成型的方法，在温度为145℃及压力为3MPa的条件下，保温保压5min，得到参比复合板材；所述的参比复合板材的厚度Th为5.6mm；
步骤一中所述的木粉为杨木板经物理粉碎加工及通过16目筛网后得到；所述的木粉含水率为6％～8％。
图1为实施例一制备的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的实物图。
实施例一步骤四热压过程中，在芯层中放置温度传感器，测得实施例一耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的芯层温度与成型时间关系曲线；图2为实施例一耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材的芯层温度-成型时间曲线图；在热压成型过程中，复合材料的芯层经历加热升温(t1段)、保温交联(t2-t1段)和排气(t3-t2段)，当成型时间大于t3、物料芯层温度再次上升时，复合板材体系就已充分交联和排气，可结束热压成型。
对比试验制备的参比复合板材标号为A1，实施例一至六制备的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材标号依次为B1～B6，实施例七至十制备的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材标号依次为C1～C4。
将对比实验制备得到的参比复合板材及实施例一至十制备的耐水又可生物降解的木粉豆粕复合板材按照国家标准GB/T 4897-2015进行绝干密度和静曲强度的测试，按照ASTM D638-03标准进行干态拉伸强度和煮干拉伸强度(试件在沸水中煮4h后接着在63℃烘箱中烘4h)测试，按照ASTM D 256-04标准进行抗冲击强度测试，采用土埋8周后的复合材料的质量损失率评价生物降解性。
对比实验结果如表1的A1试样所示，在没有榨油豆粕粉存在时，基于聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂自身良好热交联特性，通过聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂对木粉颗粒表面的吸附以及界面胶合作用，使木粉在热压成型作用下形成具有一定力学性能和优良耐水性能的生物质基复合材料，其密度为0.74g/cm3、静曲强度24.77MPa、冲击强度2.46kJ/m2、干态拉伸强度12.6MPa、煮干拉伸强度8.57MPa，其室外土埋8周后的质量损失率为18.6％。
实施例一至六结果如表1的B1～B6试样所示。结果表明：榨油豆粕粉的使用，能使所制备生物质基复合材料在更低的成型温度和更短的成型时间下得以成型，而且力学性能和耐水性能得到明显提升，与不使用榨油豆粕粉的A1试样相比，使用榨油豆粕粉制备复合材料的静曲强度、冲击强度、干态拉伸强度、煮干拉伸强度分别提升了31.4％～108.0％、0.4％～88.6％、22.9％～99.0％、52.2％～119.3％，这归结于榨油豆粕粉中的大豆蛋白和大豆多糖与聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂产生有效的交联，并能够对木粉形成更良好的界面胶合与复合作用，尤其高相对分子量的大豆蛋白对于复合材料形成良好的增韧作用，使其弯曲性能和拉伸性能提升的同时，有效提升抗冲击性能；由于榨油豆粕富含大豆蛋白、大豆多糖等霉菌营养物质，自身比木材更易被生物降解，因此随着榨油豆粕粉用量从5％(榨油豆粕粉占木粉的质量百分数)增加到30％，所制备复合材料的土埋质量损失率从20.4％提升到了40.8％，其生物降解性能提升明显。然而，当榨油豆粕粉用量大于木粉质量的15％以后，其拉伸性能和耐水性能(煮干拉伸强度)提升不明显、抗冲击性能有所下降；当榨油豆粕粉用量大于木粉质量的20％以后，其弯曲性能(静曲强度)增幅很小。而榨油豆粕粉的成本约为5800～6800元/吨，明显高于木粉成本(600～1000元/吨)，因此，综合成本和力学性能，适宜的榨油豆粕粉用量为木粉质量的15％～20％为最佳，但若要提升复合材料的生物降解速率，则可通过提升复合材料中榨油豆粕粉的占比实现。
实施例七至十结果如表1的C1～C4试样所示。结果表明：随着复合材料密度从0.68g/cm3逐渐提升到0.90g/cm3，复合材料的密实度增加，各项力学性能和耐水性均呈现逐渐递增的趋势，其静曲强度提升了1.21倍、冲击强度提升了1.12倍、干态拉伸强度提升了0.52倍、煮干拉伸强度提升了0.77倍；但由于密实板材不利于水分渗入和霉菌入侵，导致复合板材的生物降解速率随着密度提升而呈降低趋势，最大降幅达到41％。因此，可根据复合材料不同用途对各项性能的具体需求，合理设计木粉-榨油豆粕粉复合材料的适宜密度。
表1
Claims (10)
1.一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于它按质量份数是由100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％；
所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，它是按以下步骤完成的：
一、按质量份数称取100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％；
二、将称取的100份木粉及5份～40份榨油豆粕粉混合均匀，得到木粉-豆粉混合物；
三、在搅拌条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
或将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在压力为1MPa～2.0MPa的条件下，预压1min～2min，得到胚体，然后将胚体置于温度为110℃～160℃的模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
设耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的厚度为Th，单位为mm，则t＝(0.5Th～1.2Th)min。
2.根据权利要求1所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为9％～15％。
3.根据权利要求1所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于它按质量份数是由100份木粉、15份～20份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于所述的木粉为原木、木板、木材加工剩余物和废旧木材中的一种或几种混合物，经物理粉碎加工及通过目数不小于12目的筛网后得到。
5.根据权利要求1所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于所述的榨油豆粕粉为大豆制油得到的低温豆粕和高温豆粕中的一种或两种的混合物，经物理粉碎加工及通过目数不小于120目的筛网后得到。
6.根据权利要求4或5所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料，其特征在于所述的木粉含水率低于12％；所述的榨油豆粕粉的含水率为10％以下。
7.如权利要求1所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、按质量份数称取100份木粉、5份～40份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液；所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为5％～16％；
二、将称取的100份木粉及5份～40份榨油豆粕粉混合均匀，得到木粉-豆粉混合物；
三、在搅拌条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中，喷入后继续搅拌至分散均匀，得到聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料；
四、将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
或将聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂、木粉与豆粉的混合物料置于模具内，在压力为1MPa～2.0MPa的条件下，预压1min～2min，得到胚体，然后将胚体置于温度为110℃～160℃的模具内，在温度为110℃～160℃及压力为2MPa～3.5MPa的条件下保温保压，保温保压时间为t，得到耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料；
设耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的厚度为Th，单位为mm，则t＝(0.5Th～1.2Th)min。
8.根据权利要求7所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液的质量百分数为9％～15％。
9.根据权利要求7所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中按质量份数称取100份木粉、15份～20份榨油豆粕粉、45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液。
10.根据权利要求7所述的一种耐水又可生物降解的木粉豆粕复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中在搅拌速度为100r/min～150r/min的条件下，将45份～100份聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂水溶液喷入木粉-豆粉混合物中。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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