专利名称：一种全降解仿瓷秸秆花盆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种作为全降解仿瓷秸杆花盆技术，它以秸杆和工业明胶(.EdibIeKglutin )为原料研制的一种全降解、环保型仿瓷稻杆新产品，属于农业废弃物无害化处理和资源化利用、环保新产品技术领域。
背景技术：
我国是农业大国，每年产生的农作物秸杆量均在7亿吨左右，其中玉米、高粱、棉花等秸杆数量约2亿吨，麦秸和稻草约4亿吨，油料作物秸杆约I亿吨，可供收集利用的总量在6亿吨以上。目前秸杆的研究、开发利用技术主要可以归纳为秸杆还田技术、能源化技术、饲料化技术和工业利用技术，如提取纤维素可用于纺织、造纸、物质汽化和发酵生产甲烷气， 秸杆发电等，用于生产可降解型包装材料、轻质建材，多种食品与糕点、酿醋酿酒、制作饴糖等；稻草编织、建筑材料等。总的来讲，国内外对于秸杆再利用的研究比较多，用途在逐步扩大，秸杆产品已经由低档的应用逐步向高档应用方面转化，秸杆产品受到越来越多的人们的重视和接受，秸杆产品市场前景广阔、长久。但目前仍有31. 31%的秸杆被焚烧，是环境污染的主要来源。如江苏的空气完好率目前要求为307天，在空气不好的58天里有21天是农民焚烧秸杆所造成的，存在安全隐患，浪费了宝贵的可再生利用资源。政府要求到2015年江苏的空气完好率要达到347天，其中寻找更多秸杆出路、杜绝焚烧是重要的工作任务。已有研究表明农作物秸杆的主要成分与部分阔叶树材相似，可以替代此类森林木材,且来源广泛，只要有人类的生产耕作，就有农作物秸杆的产生，因而同样具有可持续发展和利用的良好特性和价值。
发明内容
本发明是针对目前秸杆花盆为部分降解以及生产工艺技术上存在的问题，提供一种全降解仿瓷秸杆花盆。本发明还提供上述全降解仿瓷秸杆花盆的制备方法，该新技术产品在生产和使用过程中均无污染，产品全降解，安全健康，可以逐步取代塑料产品，解决农业废弃物带来的环境问题，为农民创收，既可节约大量木材资源、又可减少废弃产品垃圾污染环境，可取得双赢效果。本发明的目的是通过以下措施来实现的
一种全降解仿瓷秸杆花盆，其特征在于它以粉碎的秸杆粉为原料，加入明胶黏合剂，秸杆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0.5 0.8 ;经混料后，再经热压成形制得全降解仿瓷秸杆花盆。上述全降解仿瓷秸杆花盆，它通过以下方法制得
1)将秸杆用粉碎机粉碎至80 160目，待用；
2)取工业明胶放入反应釜中，加入水，用50- 65°C水浴加热、搅拌溶解后，加入占工业明胶重量O. 001-0. 03的复合改性剂，搅拌反应I 3小时，保温反应2 4小时，制得明胶黏合剂，待用；
其中所加入水重量为工业明胶的8 — 12倍，复合改性剂中由硅烷偶联剂Kh-550:氯化锌硼砂按重量比为1:0. 5-1:1-1. 5配成；
3)取粉碎的秸杆粉放入搅拌器中，加入步骤2制得的明胶黏合剂，搅拌15 25min，搅拌器转速500-2000转/分，混合后出料；其中秸杆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0. 5
O.8 ；
4)将混合好的料放入热压机的模具中，在110 150°C、20 30MPa的压力下压制，即得全降解仿瓷秸杆花盆产品。本发明还提供全降解仿瓷秸杆花盆的制作方法，其具体过程如上。
其中，所述秸杆为水稻、棉花、油菜、竹或向日葵秸杆。其中，所述工业明胶是指从制革废弃物中提取的工业明胶。本发明的有益效果
1)本发明的全降解仿瓷秸杆花盆产品，是采取从制造皮革产生的废弃物中提取出的工业明胶和秸杆粉为原料制成新产品，充分利用了秸杆和皮革废弃物再生资源，降低了环境污染；原料来源丰富，价格便宜。
2)本发明使用硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂将明胶改性制作全降解环保黏合剂，用于全降解秸杆仿瓷花盆制作，产品韧性好、不黏膜具、耐候性高、性能稳定、符合花盆指标要求。改性剂选择实验
改性剂I制作花盆情况—
Kh-550、氯化锌、混合物料在压制产品时,流动性好、不黏膜具,制作的产品光泽好、强度高、韧性好,满足花盆制作条件
硼砂_和质量指标要求。_
Kh-550混合物料在压制产品时，流动性差，制作的产品易碎，韧性差，不能满足花盆制作条件及产品要求。
氯化锌混合物料在压制产品时,黏膜具,不易操作,制作的产品光泽不好、不耐水或湿物,不能满足花盆制作条
_件及产品要求。_
硼砂I混合物料可以压制成产品，但制作的产品光泽不好、不耐水或湿物，不符合花盆产品要求。
以上实验结果说明Kh-550、氯化锌、硼砂改性剂单独使用，不能满足本产品要求，只有复合使用可满足要求。主要作用机理
Kh-550与明胶交联后形成不溶于水的网状结构物，强度高，但流动性较小。硼砂与明胶交联后形成配合物，流动性高、有一定韧性，与Kh-550优势互补。氯化锌主要起催化作用，促使Kh-550的交联反应进行的比较完全，同时也可以形成配合物。Kh-550、氯化锌、硼砂混合改性明胶所制作的胶液与固体物料达到良好的粘结作用，满足花盆制作条件，使制作的花盆产品符合质量指标要求。Kh-550、氯化锌、硼砂单独作为明胶改性剂在医药、胶片方面已有应用，但三种交联剂合起来共同使用且用于秸杆花盆方面的研究未见报道。3)本发明的产品制备方法与现有技术的不同。主要表现在全部生产工艺过程无三废产生，环保；产品压制温度Iio 150°C比目前一般产品压制温度160 190°C明显降低，节约了能源。
4)本发明的技术产品外观有仿瓷特性、古香古色特征，品味高；色彩、样式多如可制成卡通、动物、字画、山水、风景、人物等图案。本发明产品全降解、便宜、更新快，满足了消费者新鲜感和好奇心。相比已有技术，本发明解决了如下问题
I.通过本发明所用的工业明胶经过Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂交联改性，利用了三者的优势互补，获得了良好的效果。封闭了明胶蛋白质中羟基，降低了胶的水溶性；增长了明胶蛋白质的肽链，生成了部分配合物，使胶体柔性增强，保持了胶液降解特性。该环保新型黏合剂，用于制作全降解秸杆仿瓷花盆产品，解决了目前秸杆花盆所用黏合剂不可降解、韧性差、性能不稳定以及成本高的问题，也拓宽了再生资源一明胶的应用范围。2.本发明技术避免了大量使用甲醛的污染，生产工艺环保、产品制作能耗低。3.全降解秸杆仿瓷花盆用料量约为陶瓷的1/2 2/3，相比陶瓷其制作成本低和重量轻，具有市场竞争力。 4.产品可以满足家庭、会所、公共场所、苗木培育等多方面使用。5.产品生物降解。使用:Γ4年不用后，在自然条件下经过3飞年完全降解，降解的最终产物为CO2和水。6.本发明对于落实政府的政策、减少秸杆焚烧量、改善空气质量、提高人民健康水平、提升地方在世界的地位、优化生存环境、可持续发展等方面具有重要意义。本发明技术产品具有以下特性
I)原料来源于农作物废弃物秸杆(棉花、油菜等)，廉价易得，可再生。2)产品中无有害物。使用安全,对环境、人体健康无危害,产品使用废弃后,在自然条件下可完全降解，不污染环境。使用废弃后，也可作为燃料燃烧，提供热能。4)本发明技术大量利用了秸杆资源，解决了部分秸杆焚烧带来的环境污染和安全隐患，为农民增收节支开源。5)产品品种多、美观、高雅、新颖；价格低，普通消费者能接受，市场容量大，经济效益好。6)生产工艺环保，无废水、废弃物、废气产生。7)本发明技术即利用了废弃物、生产的产品又环保，是替代塑料、陶瓷等不易降解产品良好技术，有利于发展绿色环保产品。产品应用于国内外城市绿化和景观造型和美化、生态旅游、度假村、家庭、单位、公共场所、餐饮业、酒店、宾馆、会议室、办公室、学校、会所、医院、农村等。出口东南亚、西欧、印度、加拿大、以色列、美国、日本、韩国、非洲等国家。本发明与已有方法的不同
I.已有秸杆产品所用黏合剂为不可降解树脂或塑料。本发明采用的是工业明胶，既是一种蛋白质，又是一种高分子生物材料，使用少量硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂进行改性，硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂与蛋白质中的伯胺基可形成环状吡啶结构，封闭了明胶蛋白质中的羟基，使分子链增长，形成的胶液黏性增大、水溶性降低，并保持了胶液的降解性能，满足秸杆产品黏合剂要求，该全降解黏合剂原料及制作成本较低。2.本发明新型环保胶液是含有蛋白质的水溶液胶体，而秸杆中也含有大量纤维素、蛋白质、糖、淀粉等，均不需要高温压制条件，所以，本技术产品压制温度低于已有技术产品温度40 50°C，节能。3.制作工艺不同。已有技术制作脲醛树脂和三聚氰胺树脂需要大量甲醛，反应温度比较高，工艺不够环保。本发明方法胶液的制作仅需极少量硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂作为明胶的胶联剂，反应温度比较低，无三废产生，工艺简单、环保。4.产品特点不同。本发明技术产品中秸杆和胶均为环保、降解材料，因此，产品为全降解、环保、使用安全。其它秸杆产品仅为部分降解，而且甲醛含量较高，不够环保。
5.产品种类应用范围不同。本发明技术可作高、中、低档多种形式新产品，而且具有仿瓷、古香古色的特征，满足各层次消费需求，符合国际发展趋势，市场容量大，经济效益高。而其它秸杆产品主要是中、低档产品制作。
具体实施例方式以下实施例所用原料说明如下
制得的明胶黏合剂，为蛋白类物质，在室温下不能久放，最好现制现用；
交联剂硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂三者作为复合改性剂，市面购买，工业级。颜料氧化铁、石蜡脱模剂均为市面购买，工业级。石蜡脱模剂和颜料氧化铁，均粉碎至12(Γ160目 实施例I
原料工业明胶(工业级)，溶剂自来水。交联剂硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂配成的复合改性剂(工业级)，油菜秸杆粉(80 160目)。取工业明胶IOKg放入反应釜中，加入8倍重的自来水，在55°C水浴加热、搅拌下溶解制得溶液。向该溶液中加入O. OSKg复合改性剂，保温、搅拌反应I小时，继续保温反应3小时，制得明胶黏合剂液体，待用；复合改性剂中硅烷偶联剂Kh-550:氯化锌硼砂重量比为 1:0.5:1。取粉碎的油菜秸杆粉IOKg(可加入颜料氧化铁O. IKg)放入高速搅拌器(转速2000转/分)中，加入6Kg的上述明胶黏合剂液体，高速搅拌15 20min，出料。将混合好的料，放入热压机的模具中，在110°C、20MPa的压力下压制成型，取出，打磨边角后，即为全降解仿瓷秸杆花盆产品。实施例2
原料工业明胶(工业级)。溶剂自来水。交联剂由硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂三者配成的复合改性剂(工业级)。棉花秸杆粉(80 160目)。取工业明胶20Kg放入反应釜中，加入12倍重的自来水，在65°C水浴加热、搅拌下溶解制得溶液。向该溶液中加入O. 5Kg复合改性剂，保温、搅拌反应2小时既可；继续保温反应4小时，制得明胶黏合剂液体，待用；复合改性剂中硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂重量比为 1:0. 8:1. 2 ；
取上述粉碎的棉花秸杆粉15Kg (为了上色以脱模方便，可加入颜料氧化铁O. lKg、石蜡脱模剂O. OlKg)放入高速搅拌器中，加入12Kg的上述明胶黏合剂液体，高速搅拌20 25min,出料。将混合好的料放入热压机的模具中，在130°C、25MPa的压力下压制成型，取出，打磨边角后，即得全降解仿瓷秸杆花盆产品。实施例3
原料工业明胶(工业级)。溶剂自来水。交联剂由硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂三者配成的复合改性剂(工业级)。向日葵秸杆粉(80 160目)。取工业明胶20Kg放入反应釜中，加入10倍重的自来水，在60°C水浴加热、搅拌下溶解制得溶液。向该溶液中加入O. IKg复合改性剂，保温、搅拌反应2小时既可，继续保温反应3小时，制得明胶黏合剂液体，待用；复合改性剂中硅烷偶联剂Kh-550:氯化锌硼砂重量比为I: I: I. 5。取粉碎的秸杆粉15Kg和少许石蜡脱模剂(O. IKg)放入高速(转速1000转/分)搅拌器中，加入IOKg的上述明胶黏合剂液体，高速搅拌20 25min，出料。将混合好的料放入热压机的模具中，在150°C、30MPa的压力下压制成型，取出，打 磨边角后，即得全降解仿瓷秸杆花盆产品。本发明全降解仿瓷秸杆花盆与同类产品指标比较 全降解仿瓷秸杆花盆指标测定及比较结果统计于下表I。表I全降解仿瓷秸杆花盆的主要指标测定数据
权利要求
1.一种全降解仿瓷秸杆花盆，其特征在于它以粉碎的秸杆粉为原料，加入明胶黏合齐U，秸杆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0. 5 O. 8 ;经混料后，再经热压成形制得全降解仿瓷秸杆花盆。
2.根据权利要求I所述的全降解仿瓷秸杆花盆，其特征在于，它通过以下方法制得 1)将秸杆用粉碎机粉碎至80 160目，待用； 2)取工业明胶放入反应釜中，加入水，用50- 65°C水浴加热、搅拌溶解后，加入占工业明胶重量O. 001-0. 03的复合改性剂，搅拌反应I 3小时，保温反应2 4小时，制得明胶黏合剂，待用； 其中所加入水重量为工业明胶的8 — 12倍，复合改性剂由硅烷偶联剂Kh-550:氯化锌硼砂按重量比为1:0. 5-1:1-1. 5配成； 3)取粉碎的秸杆粉放入搅拌器中，加入步骤2制得的明胶黏合剂，搅拌15 25min，搅拌器转速500-2000转/分，混合后出料；其中秸杆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0. 5 O.8 ； 4)将混合好的料放入热压机的模具中，在110 150°C、20 30MPa的压力下压制，即得全降解仿瓷秸杆花盆产品。
3.—种全降解仿瓷秸杆花盆的制作方法，其具体过程如下 1)将秸杆用粉碎机粉碎至80 160目，待用； 2)取工业明胶放入反应釜中，加入水，用50- 65°C水浴加热、搅拌溶解后，加入占工业明胶重量O. 001-0. 03的复合改性剂，搅拌反应I 3小时，保温反应2 4小时，制得明胶黏合剂，待用； 其中所加入水重量为工业明胶的8 — 12倍，复合改性剂由硅烷偶联剂Kh-550:氯化锌硼砂按重量比为1:0. 5-1:1-1. 5配成； 3)取粉碎的秸杆粉放入搅拌器中，加入步骤2制得的明胶黏合剂，搅拌15 25min，搅拌器转速500-2000转/分，混合后出料；其中秸杆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0. 5 O.8 ； 4)将混合好的料放入热压机的模具中，在110 150°C、20 30MPa的压力下压制，即得全降解仿瓷秸杆花盆产品。
4.根据权利要求3所述的全降解仿瓷秸杆花盆的制作方法，其中，所述秸杆为水稻、棉花、油菜、竹或向日葵秸杆。
5.根据权利要求3所述的全降解仿瓷秸杆花盆的制作方法，其中，所述工业明胶是指从制革废弃物中提取的工业明胶。
全文摘要
本发明公开一种全降解仿瓷秸秆花盆及其制备方法，它以粉碎的秸秆粉为原料，加入明胶黏合剂，秸秆粉与明胶黏合剂的重量比为1:0.5～0.8；经混料后，再经热压成形制得全降解仿瓷秸秆花盆。通过本发明所用的工业明胶经过硅烷偶联剂Kh-550、氯化锌、硼砂复合改性剂交联改性，利用了三者的优势互补，获得了良好的效果。封闭了明胶蛋白质中羟基，降低了胶的水溶性；增长了明胶蛋白质的肽链，生成了部分配合物，使胶体柔性增强，保持胶液了降解特性。该全降解仿瓷秸秆花盆产品应用于国内城市绿化和景观造型和美化、生态旅游、度假村、家庭、单位、公共场所、餐饮业、酒店、宾馆、会议室、办公室、学校、会所、医院、农村等。
文档编号A01G9/02GK102876062SQ20121032481
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者高桂枝, 陈敏东 申请人:南京信息工程大学