一种生物基复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种生物基复合材料的制备方法。将植物纤维粉碎，分选出20~100目的纤维束，经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理，制得植物纤维原料，控制其水分含量小于8%；按以下质量比称取原料，植物纤维原料:天然高分子胶黏剂:添加剂=30~60:40~80:1~4；将称取的原料混合均匀，制得反应混合物料，经模压或注塑成型，即制得生物基复合材料。本发明方法的制备工艺简单，实现废物利用，原料来源广，成本低廉，且所制的生物基复合材料具有强度高，表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖，环境友好，适合多次、反复使用等优点。
【专利说明】一种生物基复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料【技术领域】，特别涉及一种生物基复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前大量的塑料垃圾是非降解废弃物，对生态环境造成严重公害，并且危害人们健康，我国每年的塑料废弃物约为906.8万吨(2005年数据)，一次性塑料制品废弃物占5%约45万吨。
[0003]多数合成高分子的原料是石油和煤，但目前全世界石油总储量才800多亿立方米，而每年要消耗掉30多亿立方米，预计用不了几十年，地球上的石油资源将消耗殆尽，煤的贮存虽然多一些但也用不到百年。全世界每年有2亿多吨塑料是由石油合成的，我国产量约为4千多万吨(2005年数据)，只要1%的制品用植物纤维环保材料代替就可以形成一个巨大的产业。
[0004]近年来由于农村经济的发展和生活水平的提高，人们的消费观念、消费方式发生了巨大变化，秸杆不再是农民能源消费的唯一选择，大量的剩余秸杆被遗弃在田间地头，有些地区将剩余的秸杆在田间地头焚烧，既浪费资源，又严重污染了环境。农作物秸杆随地焚烧、污染环境，己经成为社会普遍关注的问题。据统计，全世界农村每年生物质的产量约为300亿吨，生物质能源消耗量仅为13亿吨，还有287亿吨的生物质有待于开发利用。我国是农业大国，每年至少有7亿吨的农作物废弃物。
[0005]目前生物基合成高分子如聚乳酸等材料性能如强度、耐温性能较低，直接应用受到局限。
[0006]生物基复合材料是近年来兴起的一种新型材料，它的主要原料取材于农作物秸杆短纤维、竹子短纤维、麻短纤维等，与生物基树脂如改性淀粉、大豆蛋白胶、聚乳酸等复合，通过模塑、注塑制成容器、工艺品、日用品，包装材料等。产品具有强度高、表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖等特点，可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品，废弃后可生物降解，是一种新型环境友好材料。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种生物基复合材料的制备方法，以克服传统石化材料能耗高、非降解、环境不友好等缺陷。
[0008]本发明的思路:将传统合成树脂基(酚醛树脂、环氧树脂等)及合成纤维(玻纤、碳纤等)材料，替换成天然高分子胶黏剂和植物纤维，经模压或注塑成型，制得天然成份可达60-90%以上的生物基复合材料。
[0009]具体步骤为:
(1)将植物纤维粉碎，分选出2(Γ100目的纤维束，经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理，制得植物纤维原料，控制其水分含量小于8%。
[0010](2)按以下质量比称取原料，步骤(1)制得的植物纤维原料:天然高分子胶黏剂:添加剂=30?60:40?80:1?4。
[0011](3)将步骤(2)称取的原料混合均匀，制得反应混合物料，经模压或注塑成型，即制得生物基复合材料。
[0012]所述植物纤维为农作物秸杆或其它植物杆茎，包括稻壳、稻草、麦秸、玉米秸杆、棉花杆、木屑和竹屑。
[0013]所述天然高分子胶黏剂为淀粉、肝糖、菊粉、甲壳素或琼脂。
[0014]所述添加剂为促进剂、交联剂和偶联剂中的一种或几种。
[0015]本发明的优点:
(1)本发明方法的制备工艺简单，实现废物利用，原料来源广，成本低廉。
[0016](2)本发明方法所制的生物基复合材料具有强度高，表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖，环境友好，适合多次、反复使用等优点。
【具体实施方式】
[0017]实施例1:
(1)将麦秸粉碎，分选出3(Γ60目的纤维束，经高温热水处理法处理，制得植物纤维原料，控制其水分含量为7%。
[0018](2)按以下质量比称取原料，步骤(1)制得的植物纤维原料:淀粉:硅烷偶联剂KH570=35:50:1.5。
[0019](3)将步骤(2)称取的原料混合均匀，制得反应混合物料，经模压成型，即制得生物基复合材料。
[0020]本实施例制得的生物基复合材料具有良好的力学性能，其拉伸强度17?24MPa，断裂伸长率50?70%，弯曲强度15?20MPa，缺口冲击强度14?18kJ/m2。
[0021]实施例2:
(1)将棉花杆粉碎，分选出4(Γ80目的纤维束，经蒸汽爆破法处理，制得植物纤维原料，控制其水分含量为7.5%。
[0022](2)按以下质量比称取原料，步骤⑴制得的植物纤维原料:琼脂:硅烷偶联剂KH550=50:72:2.5。
[0023](3)将步骤(2)称取的原料混合均匀，制得反应混合物料，经模压成型，即制得生物基复合材料。
[0024]本实施例制得的生物基复合材料具有良好的力学性能，其拉伸强度19?27MPa，断裂伸长率40?60%，弯曲强度17?23MPa，缺口冲击强度15?20kJ/m2。
【权利要求】
1.一种生物基复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将植物纤维粉碎，分选出2(Γιοο目的纤维束，经高温热水处理法或蒸汽爆破法处理，制得植物纤维原料，控制其水分含量小于8% ； (2)按以下质量比称取原料，步骤(I)制得的植物纤维原料:天然高分子胶黏剂:添加剂=30?60:40?80:1?4 ； (3)将步骤(2)称取的原料混合均匀，制得反应混合物料，经模压或注塑成型，即制得生物基复合材料； 所述植物纤维为农作物秸杆或其它植物杆茎，包括稻壳、稻草、麦秸、玉米秸杆、棉花杆、木屑和竹屑； 所述天然高分子胶黏剂为淀粉、肝糖、菊粉、甲壳素或琼脂； 所述添加剂为促进剂、交联剂和偶联剂中的一种或几种。
【文档编号】C08L5/08GK104403134SQ201410845475
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】李静静, 凌敏, 曾柏顺, 徐旭, 黄超 申请人:桂林理工大学