本发明涉及秸秆材料的制备领域，具体地，涉及一种秸秆纤维复合材料及其制备方法。
背景技术：
合理、高效利用农作物秸秆资源、变废为宝、生产环境友好材料已成为世界的热点课题。我国是一个农业大国，水稻、小麦、玉米、棉花等是主要的农作物品种。我国农作物秸秆年产量达7亿吨，列世界第一位。目前，这些富含纤维素的农作物秸秆主要有以下处理方式，但都存在不足：1、填埋、燃烧等废弃处理，不仅没有有效利用资源，而且在燃烧过程中会排放大量的二氧化碳，污染环境；2、制燃料乙醇，转化率低，成本高；3、燃烧发电，附加值低。因此，秸秆的高效利用课题还需要广泛研究。将秸秆作为一些复合材料例如密度板等的原料，不仅可以变废为宝，而且能够有效利用资源，目前利用秸秆为原料制得的复合材料还存在机械强度较低和阻燃性能较差的问题。
因此，提供一种机械强度较高，同时阻燃性能优越的秸秆纤维复合材料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种秸秆纤维复合材料及其制备方法，解决了目前利用秸秆为原料制得的复合材料还存在机械强度较低和阻燃性能较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种秸秆纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将植物秸秆和碱溶液混合，过滤后将植物秸秆进行粉碎；
(2)将粉碎后的植物秸秆、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的条件至少包括：软化的温度为40-55℃，软化的时间为5-25min；
(3)将植物秸秆混合物、聚乳酸纤维、木纤维、柠檬酸、磷酸二氢钠、聚乙烯蜡、马来酸酐节脂、六溴苯和乙二醇混合，并经预压、热压和砂光得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为2.5-3.5mpa，预压的温度为180-200℃；热压的条件至少包括：热压的压力为40-60mpa，热压的温度为150-180℃。
本发明还提供了一种秸秆纤维复合材料，所述秸秆纤维复合材料由上述的制备方法制得。
通过上述技术方案，本发明提供了一种秸秆纤维复合材料及其制备方法，所述制备方法包括：将植物秸秆和碱溶液混合，过滤后将植物秸秆进行粉碎；将粉碎后的植物秸秆、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的至少条件包括：软化的温度为40-55℃，软化的时间为5-25min；将植物秸秆混合物、聚乳酸纤维、木纤维、柠檬酸、磷酸二氢钠、聚乙烯蜡、马来酸酐节脂、六溴苯和乙二醇混合，并经预压、热压和砂光得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为2.5-3.5mpa，预压的温度为180-200℃；热压的条件至少包括：热压的压力为40-60mpa，热压的温度为150-180℃。通过各原料之间的协同作用，使得制得的秸秆纤维复合材料具备优良的机械性能和阻燃性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种秸秆纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将植物秸秆和碱溶液混合，过滤后将植物秸秆进行粉碎；
(2)将粉碎后的植物秸秆、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的条件至少包括：软化的温度为40-55℃，软化的时间为5-25min；
(3)将植物秸秆混合物、聚乳酸纤维、木纤维、柠檬酸、磷酸二氢钠、聚乙烯蜡、马来酸酐节脂、六溴苯和乙二醇混合，并经预压、热压和砂光得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为2.5-3.5mpa，预压的温度为180-200℃；热压的条件至少包括：热压的压力为40-60mpa，热压的温度为150-180℃。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，植物秸秆和碱溶液按照质量比为1:10-20的比例进行混合。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，植物秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，碱溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和尿素溶液中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，在步骤(3)中，相对于100重量份的植物秸秆混合物，聚乳酸纤维的用量为20-30重量份，木纤维的用量为10-20重量份，柠檬酸的用量为5-15重量份，磷酸二氢钠的用量为2-8重量份，聚乙烯蜡的用量为15-30重量份，马来酸酐节脂的用量为5-10重量份，六溴苯的用量为2-8重量份，乙二醇的用量为50-70重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，在步骤(1)中，粉碎后的植物秸秆的长度为2-5cm。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，在步骤(1)中，混合的条件至少包括：混合的温度为30-40℃，混合的时间为20-30min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，在步骤(3)中，砂光的条件至少包括：砂光的时间为20-30min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的秸秆纤维复合材料的机械性能和阻燃性能，聚丙烯酸脂的重均分子量为5000-7000，聚乙烯蜡的重均分子量为7000-8000，马来酸酐节脂的重均分子量为7000-9000，六溴苯的重均分子量为9000-10000。
本发明还提供了一种秸秆纤维复合材料，所述秸秆纤维复合材料由上述的制备方法制得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，聚丙烯酸脂的重均分子量为5000-7000，聚乙烯蜡的重均分子量为7000-8000，马来酸酐节脂的重均分子量为7000-9000，六溴苯的重均分子量为9000-10000；以下拉伸强度参数是通过gb1040-2006的方法测得，断裂伸长率参数是通过gb1040-2006的方法测得，阻燃性能通过gb/t2406.2-2009的方法测得。
实施例1
将小麦秸秆和氢氧化钠溶液(质量浓度为60％)按照质量比为1:10的比例进行混合(混合的温度为30℃，混合的时间为20min)，过滤后将植物秸秆进行粉碎；将粉碎后的植物秸秆(粉碎后的植物秸秆的长度为2cm)、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的条件包括：软化的温度为40℃，软化的时间为5min；将100g植物秸秆混合物、20g聚乳酸纤维、10g木纤维、5g柠檬酸、2g磷酸二氢钠、15g聚乙烯蜡、5g马来酸酐节脂、2g六溴苯和50g乙二醇混合，并经预压、热压和砂光(砂光的时间为20min)得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为2.5mpa，预压的温度为180℃；热压的条件至少包括：热压的压力为40mpa，热压的温度为150℃。制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为16.5mpa，断裂伸长率为248％，氧指数为54。
实施例2
将高粱秸秆和氢氧化钾溶液(质量浓度为60％)按照质量比为1:20的比例进行混合(混合的温度为40℃，混合的时间为30min)，过滤后将植物秸秆进行粉碎；将粉碎后的植物秸秆(粉碎后的植物秸秆的长度为5cm)、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的条件包括：软化的温度为55℃，软化的时间为25min；将100g植物秸秆混合物、30g聚乳酸纤维、20g木纤维、15g柠檬酸、8g磷酸二氢钠、30g聚乙烯蜡、10g马来酸酐节脂、8g六溴苯和70g乙二醇混合，并经预压、热压和砂光(砂光的时间为30min)得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为3.5mpa，预压的温度为200℃；热压的条件至少包括：热压的压力为60mpa，热压的温度为180℃。制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为16.1mpa，断裂伸长率为242％，氧指数为53。
实施例3
将棉花秸秆和尿素溶液(质量浓度为60％)按照质量比为1:15的比例进行混合(混合的温度为35℃，混合的时间为25min)，过滤后将植物秸秆进行粉碎；将粉碎后的植物秸秆(粉碎后的植物秸秆的长度为4cm)、聚丙烯酸脂和甲醇进行混合，之后进行软化，得到植物秸秆混合物；其中，软化的条件包括：软化的温度为45℃，软化的时间为15min；将100g植物秸秆混合物、25g聚乳酸纤维、15g木纤维、10g柠檬酸、6g磷酸二氢钠、20g聚乙烯蜡、8g马来酸酐节脂、6g六溴苯和60g乙二醇混合，并经预压、热压和砂光(砂光的时间为25min)得到秸秆纤维复合材料；其中，预压的条件至少包括：预压的压力为3mpa，预压的温度为190℃；热压的条件至少包括：热压的压力为50mpa，热压的温度为190℃。制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为16.9mpa，断裂伸长率为249％，氧指数为56。
对比例1
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，软化的至少条件包括：软化的温度为30℃，软化的时间为2min；制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为12.1mpa，断裂伸长率为159％，氧指数为34。
对比例2
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，软化的条件包括：软化的温度为60℃，软化的时间为30min；制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为12.6mpa，断裂伸长率为161％，氧指数为32。
对比例3
按照实施例3的方法进行，不同的是，预压的条件至少包括：预压的压力为2mpa，预压的温度为150℃；热压的条件至少包括：热压的压力为30mpa，热压的温度为140℃；制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为12.9mpa，断裂伸长率为166％，氧指数为31。
对比例4
按照实施例3的方法进行，不同的是，预压的条件至少包括：预压的压力为4mpa，预压的温度为210℃；热压的条件至少包括：热压的压力为70mpa，热压的温度为220℃；制得的秸秆纤维复合材料的拉伸强度为11.3mpa，断裂伸长率为171％，氧指数为33。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。