专利名称：热塑性植物纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热塑性植物纤维及其制备方法，属于含植物纤维材料的组合物，是天然植物纤维的改性及新产品开发技术领域。背景技术：
据统计，全世界每年植物纤维仅秸秆产量就有40多亿吨。据联 合国粮农组织统计，全世界作物秸秆纤维有66%直接还田或作为生活能源而被烧掉，19% 作房屋建筑材料或蔬菜生产覆盖材料等，12%作为草食家畜的饲料，另有3%左右作为手工 艺业的原料。真正形成工业化规模生产的秸秆纤维资源化利用技术项目不多。在我国约有 70%的秸秆纤维作为生活能源的燃料后还田或就地燃烧还田或直接翻入土层中还田，20% 左右作家畜的饲料，另有10%左右作为造纸工业、建筑业及手工业的原料。在全国不少地 区，大量的植物纤维没有得到充分利用，多数在田(地)间付之一炬。这种处理方法，不但 浪费资源，而且造成了严重的环境污染。利用可再生性资源是当前环境绿色高技术的重要 内容，是保护环境的一个长远的发展方向，具有深远与现实的重要意义。植物纤维是地球上 巨大的再生性生物高分子资源。从资源的可持续利用、保护环境和生物体亲和性与生物分 解性特点出发，人们对于能再生的植物纤维的利用寄托了很大的期望。从而植物纤维资源 化利用，开发环境友好的绿色产品，已形成环境绿色高技术研究与开发中的热点领域。植物纤维作为可再生资源，它的改性和利用一方面可节省大量石油资源，另一方 面可以缓解大量非降解合成高分子材料废弃物造成的环境污染，植物纤维及其改性材料废 弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。植物纤维经热塑改性用作热塑填充材料、共混、 共聚材料。热塑性植物纤维加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热 塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、 机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是提供一种以天然植物纤维为原料，生产的环境友好的 热塑性植物纤维及其制备方法，为可再生资源植物纤维的大规模开发利用服务。2、技术方案本发明的技术方案是一种热塑性植物纤维，它的各组分的重量份配 比为碱化植物纤维20 100，引发剂0 3，接枝单体50 300。它的制备方法是将碱化 植物纤维、引发剂、接枝单体置于反应釜中，同时通入N2 ；在20 40°C下搅拌反应2 20h， 至物料呈浆状后加入10 %的醋酸溶液中和至pH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得 固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。碱化植物纤维是从木材、竹材、农作物秸秆去杂后得到的植物纤维原料，经粉碎， 膨化后加入植物纤维重量2倍的H2S04溶液，在120°C下处理Ih ；经过滤、清洗、干燥、 粉碎后过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入 3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸渍2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制 在50%而获得的。引发剂选用高锰酸钾，过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和其它过硫酸盐，过氧化氢、 过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰，和其它过氧化物中的一种或两种以上的任意组合；接枝单体可选用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸 乙烯酯，和含烯键的酸类或酯类中的一种或两种以上的任意组合。将去杂后的植物纤维原料经粉碎，膨化后加入植物纤维重量2倍的1 % H2S04溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖的纯净 植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸渍2h，压榨挤去 多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；按重量比取碱化植 物纤维、引发剂、接枝单体于反应釜中，同时通入N2，20 40°C下搅拌反应2 20h，至物料 呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0 ；反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经 水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。3、有益效果生物质遍布世界各地，其资源数量庞大，形式繁多，地球上植物每年的 生产量就相当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。 生物质转化是国际生物质产业发展的重要方向，石化资源的枯竭、污染促进了生物质高分 子材料的发展。由于生物质高分子材料具有可再生、可降解等环境友好特性，生物质基高分 子材料的研发和产业化已成为全球瞩目的热点。本发明以植物纤维为原料，通过植物纤维 接枝共聚关键技术，使其分子晶型被破坏而形成无定型态，具有优良的热塑性。热塑性植 物纤维加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性 能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装 和环保等生产加工领域。完全能达到发明目的。
具体实施例方式本发明由以下具体实施措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份 数。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。植物纤维碱化是从木材、竹材、农作物秸秆去杂后得到的植物纤维原料，粉碎，膨 化，加入植物纤维重量2倍的H2S04溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎 过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉，在纯净植物纤维粉中加入3倍的 18% NaOH溶液，在30°C下浸渍2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%， 即获得碱化植物纤维。实施例1 按重量比取碱化植物纤维20份，丙烯酸50份于反应釜中，同时通入N2， 40°C下搅拌反应6h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0，反应液通过离心 分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出 造粒或热压成型。实施例2 按重量比取碱化植物纤维40份，过硫酸钾1份，苯乙烯80份于反应釜 中，同时通入N2，30°C下搅拌反应20h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0， 反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维， 亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例3 按重量比取碱化植物纤维60份，过硫酸钠3份，丙烯酰胺接枝单体100 份于反应釜中，同时通入N2，20°C下搅拌反应15h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中 和至PH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性 植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。
实施例4 按重量比取碱化植物纤维100份，过氧化氢3份，丙烯酸甲酯300份于 反应釜中，同时通入N2，35°C下搅拌反应2h，至物料呈浆状后加入10 %的醋酸溶液中和至 PH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物 纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例5 按重量比取碱化植物纤维100份，过氧化苯甲酰1份，甲基丙烯酸甲酯 200份于反应釜中，同时通入N2，25°C下搅拌反应6h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液 中和至PH7.0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑 性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。
实施例6 按重量比取碱化植物纤维80份，过氧化月桂酰1. 5份，丙烯酸丁酯150 份于反应釜中，同时通入N2，30°C下搅拌反应20h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中 和至PH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性 植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例7 按重量比取碱化植物纤维30份，高锰酸钾0. 8份和过氧化氢引发剂0. 6 份，丙烯腈50份于反应釜中，同时通入N2，25°C下搅拌反应12h，至物料呈浆状后加入10% 的醋酸溶液中和至PH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干 燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例8 按重量比取碱化植物纤维50份，过硫酸钾1. 0份和过硫酸铵1. 0份，乙 酸乙烯酯150份于反应釜中，同时通入N2，30°C下搅拌反应14h，至物料呈浆状后加入10% 的醋酸溶液中和至PH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干 燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例9 按重量比取碱化植物纤维60份，过氧化氢2. 0份和过氧化苯甲酰0. 5 份，丙烯酸60份和丙烯酸甲酯60份于反应釜中，同时通入N2，40°C下搅拌反应2h，至物料 呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经 水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。实施例10 按重量比取碱化植物纤维100份，高锰酸钾2. 0份和过硫酸铵1. 0份， 丙烯酰胺50份和甲基丙烯酸甲酯150份于反应釜中，同时通入N2，35°C下搅拌反应5h，至 物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0，反应液通过离心分离去除溶液，所得固 体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。
权利要求
一种热塑性植物纤维，其特征在于，它的各组分的重量份为碱化植物纤维20～100，引发剂0～3，接枝单体50～300。
2.根据权利要求1所述热塑性植物纤维，其特征是，所述的碱化植物纤维是从木材、竹 材、农作物秸秆去杂后得到的植物纤维原料，粉碎，膨化，加入植物纤维重量2倍的1 % H2SO4 溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和多缩戊糖的纯 净植物纤维粉，在纯净植物纤维粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸渍2h，压榨挤 去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%而获得的。
3.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维，其特征是，所述的引发剂为高锰酸钾，过硫 酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和其它过硫酸盐，过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰，和其 它过氧化物中的一种或两种以上的任意组合。
4.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维，其特征是，所述的接枝单体为苯乙烯、丙烯 酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯，和含烯键的 酸类或酯类中的一种或两种以上的任意组合。
5.根据权利要求1所述的热塑性植物纤维制备方法，其步骤是第一步植物纤维纯化，将去杂后的植物纤维原料粉碎，膨化，加入植物纤维重量2倍的 11^H2SO4溶液，在120°C下处理lh，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到去除木素和多缩 戊糖的纯净植物纤维粉；第二步植物纤维碱化，在纯净植物纤维粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸渍 2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；第三步接枝共聚，按重量比取碱化植物纤维、引发剂、接枝单体于反应釜中，同时通入 N2, 20 40°C下搅拌反应2 20h，至物料呈浆状后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；第四步热塑性纤维分离，反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真 空干燥得到热塑性植物纤维，亦可再通过挤出造粒或热压成型。
全文摘要
本发明公开了一种热塑性植物纤维及其制备方法。它的各组分重量份为碱化植物纤维20～100，引发剂0～3，接枝单体50～300。它的制备是，将去杂后的植物纤维原料粉碎，膨化，加入其重量2倍的1％H2SO4溶液，在120℃下处理1h，过滤、清洗、干燥、粉碎过40目筛，得到纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入3倍的18％NaOH溶液，在30℃下浸渍2h，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50％，即获得碱化植物纤维；按重量比取碱化植物纤维、引发剂、接枝单体于反应釜中，同时通入N2，20～40℃下搅拌反应2～20h，至物料呈浆状后加入10％的醋酸溶液中和至pH7.0；反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥得产品。
文档编号D06M14/04GK101824751SQ200910058519
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者徐东, 罗学刚 申请人:西南科技大学