[发明专利]具有仿生结构的生物降解玉米秸秆纤维板材的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用农作物秸秆和交联淀粉胶黏剂生产具有仿生结构的生物降解板材，尤其涉及一种利用玉米秸秆纤维和交联淀粉胶黏剂来制备板材的方法。

背景技术：

目前，人们常用木材的刨花来生产人造板及刨花板，随着我国木材资源越来越紧张，采用农作物秸秆特别是经皮穰分离后的玉米秸秆制备板材方法可行。人造板加工中常用的胶黏剂主要是脲醛树脂胶黏剂(UF)、酚醛树脂胶黏剂(PF)和三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂(MF)等，它们在广泛应用的同时存在一些致命缺点，能释放出游离态的甲醛气体，不仅污染环境，而且对人体有较强的危害。且上述胶黏剂原料均来自于石油产品，且目前石油日益匮乏，寻找其胶黏剂替代品十分重要。淀粉是自然界中第二大可再生资源，具有资源丰富、成本低廉、用途广泛，且无毒、无异味、无污染等优点。淀粉胶黏剂具有良好的粘结性和成膜特性，是一类天然胶黏剂。利用淀粉、水、糊化剂和交联剂原料经糊化制备交联玉米淀粉胶黏剂，为秸秆纤维板材的制备提供了胶黏剂。利用交联玉米淀粉胶黏剂和玉米秸秆纤维生产具有仿生结构的板材具有可行性。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述已有技术的缺点而提供一种以玉米秸秆纤维为原料的具有仿生结构的生物降解玉米秸秆纤维板材的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种生物降解玉米秸秆纤维板材的制备方法，其包括原料的加工及制备、拌胶、铺装、热压、板材产品处理步骤，所说的原料采用秸秆纤维和黄麻纤维，玉米秸秆纤维原料的制备及加工：将玉米秸秆皮穰分离处理后的秸秆外皮，剪成长度为3～8cm小段，经粉碎机粉碎处理，制备秸秆纤维，其纤维直径分布：直径为2mm～5mm的纤维含量为20.00～35.00％wt，直径为1mm～2mm的纤维含量为10.00～20.00％wt，直径为0.5mm～1mm的纤维含量为30.00～40.00％wt，其余的纤维直径均小于0.5mm；

黄麻纤维的制备及处理：用水清洗并浸湿经过预处理的黄麻纤维，用剪切机切成长度约为1～2cm短纤维，将其浸泡在16～20％(g/l)氢氧化钠溶液中1～3小时，用自来水冲洗以去除多余碱溶液后，再用浓度为1～4％的硫酸进行中和，然后用蒸馏水进行清洗，最后在温度为100～400℃的干燥箱中烘干至恒重备用，黄麻纤维直径区间为350～800μm。

所述的拌胶步骤是对经加工处理后的玉米秸秆纤维原料和黄麻纤维分别进行拌胶处理，处理过程是将玉米秸秆纤维和黄麻纤维发分别在混料机中与自制的交联玉米淀粉胶黏剂混合搅拌均匀，其搅拌目标是交联玉米淀粉胶黏剂均匀地包裹玉米秸秆纤维和黄麻纤维表面，其中玉米秸秆纤维的含水量为7～10％。

所述的铺装步骤是将经拌胶后的玉米秸秆纤维和黄麻纤维分层或混杂铺装在热压模具中，分层铺装以黄麻纤维为中间增强层，黄麻纤维中间增强层可以为单层、双层或多层；混杂铺装是将玉米秸秆纤维和黄麻纤维的混料与交联玉米淀粉胶黏剂混合搅拌均匀后铺装在热压模具中。

所述的热压步骤是将分层或混杂铺装在热压模具中的玉米秸秆纤维和黄麻纤维与交联玉米淀粉胶黏剂的混料进行热压，上凸模和下凸模均使用脱模剂，热压压力约7MPa，热压总时间约39min，热压温度约150℃。

所述的秸秆纤维原料为当季收购的玉米秸秆，黄麻纤维为当季收购的黄麻植物。

本发明同已有技术相比可产生如下积极的效果：

1、原料采用玉米秸秆，每年的原料供应充足，且解决农村中秸秆处理不当造成环境污染的问题。

2、利用仿生理学原理，采用自制的交联玉米淀粉胶黏剂和玉米秸秆纤维制备了单层黄麻纤维增强玉米秸秆纤维板材、双层黄麻纤维增强秸秆纤维板材、黄麻纤维混杂纤维增强秸秆纤维板材三类板材，具有生物降解性。

本发明经检测，这三类板材相对于普通玉米秸秆纤维板材的弯曲强度增加达45％，耐水性也得到明显增强。

附图说明：

图1是具有仿生结构的秸秆纤维板材制备工艺图；

图2是单层黄麻纤维增强秸秆纤维板材示意图；

图3是双层黄麻纤维增强秸秆纤维板材示意图；

图4是黄麻纤维混杂增强秸秆纤维板材示意图。

具体实施方式：

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其实施方式。

实施例1