[发明专利]一种路用秸秆复合纤维材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路用秸秆复合纤维材料的制备方法，尤其是对秸秆纤维分类资源化的提取方法。

背景技术

随着国民经济的持续快速发展，现代公路交通向高速、重载、大交通量和交通渠化的方面发展，这对高速公路普遍采用的沥青混凝土路面的使用性能提出了更高的要求，从结构、材料、工艺入手解决路面早期损坏问题，形成我国重交通沥青路面的修筑技术，保证路面在使用寿命内的使用功能，降低公路的全寿命成本，路面的使用寿命力争达10-20年。

路面结构体破坏是路面结构在环境(应力-温度-水力)共同作用下力学行为的直接反映，如何增加沥青混凝土路面抵抗重载作用的能力，提高疲劳寿命，延长路面使用年限，提高沥青混合料的性能是目前重载交通条件下沥青路面材料选择、结构设计所面临的重要课题。在改善沥青混合料的路用性能上主要开展的研究有三个方面：一方面是改善矿质混合料的级配来提高沥青混合料的高温抗变形能力，如沥青码蹄脂碎石(SMA)结构，多碎石(SMA)结构，大粒径沥青混凝土(LSMA)等；另一方面是改善沥青性能品质来提高沥青混合料的粘聚力，增强抵抗永久变形能力并减少感温性，如SBS改性沥青，SBR改性沥青，PE改性沥青等；第三个重要的研究方向是在沥青混合料中加入纤维加筋材料以改善其整体的物理力学性能。在沥青混合料中掺入纤维成为一种提高沥青混合料性能的新手段，受到广泛的关注和重视。在纤维拌入沥青混合料后，施工时无需大型机械设备及复杂施工工艺，从而能应用于道路工程的不同方面，如加固、修补和封闭裂缝。而且对于不同环境下的路面结构，发挥其不同的有效作用，也不会明显增加路面的施工难度，这些优点都是其它加固方法所无法比拟的。

目前在沥青路面中掺加的纤维主要有木质素纤维、矿物纤维和有机合成纤维，其中木质素纤维的使用最为普遍，其次为有机合成纤维和矿物纤维。关于木质素纤维，由于考虑成本及技术加工原因，国内厂家全部选用废纸作为原料，国外也有很多厂家采用废纸作原料，其中存在的主要问题：原料质量不稳定。因为废纸的区别很大，有期刊，杂志，报纸，复印纸等等，其中有些纸张已经回收使用过。在选样送检时，厂家可以选送由较优质废纸加工而成的纤维产品，完全可以满足规范要求。但在实际生产中使用时，由于原料的不稳定性，导致产品质量不稳定。且废纸油墨难以脱尽，直接影响纤维的吸油率。尽管国外有关厂家开始以木材作为原材料进行木质纤维的生产，来提高木质纤维的质量，但其价格贵，造成浪费资源。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种路用秸秆复合纤维材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种路用秸秆复合纤维材料的制备方法，制备流程为：

a植物秸秆经过粉碎、碱化、蒸煮形成纤维浆，

b膨润土经磨细、钠化、化学改性、提纯形成改性膨润土浆，

c将纤维浆与改性膨润土浆混合，经分离后加入偶联剂形成乳浊液，再经干燥得到复合纤维材料。

粉碎后的植物秸秆采用浓度为0.08mol/L～0.15mol/L的NaOH碱性溶液进行浸泡并蒸煮后得到的纤维浆。改性膨润土浆是指膨润土经钠化和化学改性后得到。膨润土的钠化是指膨润土经过磨细、在NaOH溶液中浸泡、打浆、离心拌和、脱水处理。钠化膨润土的化学改性是指钠化膨润土通过添加质量为其20％～30％的溴十六烷基三甲铵的进行化学改性后，并采用柴油进行提纯。混合浆是指纤维浆与改性膨润土浆的按质量比为10～6∶1混合。分离是指采用转速为1000r/min～4000r/min的离心机筛选出长度在1～1.5mm之间的密附有改性膨润土的纤维。乳浊液是指混合浆经分离提纯后的纤维添加硅烷偶联剂和水而形成的，硅烷偶联剂与分离后的纤维质量干重比为1～5∶1000。

由于采用了以上技术方案，本发明的秸秆复合纤维材料的制备方法具有以下优点：

(1)本发明采用的原料(秸秆和膨润土)来源范围广、制备工艺简单、无污染、易于工业化生产；

(2)在材料选择上，目前我国每年要产生各类作物秸秆7亿吨，其中有约40％未得到有效的处理和利用。不仅浪费了资源，而且还由于秸秆的露天焚烧，导致严重的大气污染、火灾和交通事故的发生。秸秆的处理与利用是我国农村面临的主要资源环境问题之一，采用秸秆作为制备路用纤维的原材料，实现废物的资源化利用；

(3)本发明采用秸杆作为原材料，摒弃了当前纤维材料采用废报纸油墨难以脱尽的缺点，解决了混合料性能不稳定；以及采用木材作为原材料增加了原材料的费用，降低了生产成本；