[发明专利]环保生物质材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种采用挤出法连续生产环保生物质材料的工艺方法，属于可降解环保生物质材料及其相关技术领域。它是以生物质纤维材料为主，淀粉为辅，添加少量的环保型助剂，经充分搅拌混合后进行水浴加热，利用淀粉糊化后的助流作用实现生物质纤维原料的半流体形态，然后通过螺杆挤出机连续挤出，并经与口模相同形状的模具塑造成型，以实现生物质材料的连续生产，挤出后经干燥、压缩或发泡工艺加工后可以制备出密度、尺寸和力学性能不同的材料和制品。采用本发明的工艺方法可完成生物质材料连续式自动化生产过程，可作为生物质材料或制品的前道工序，也可作为最终工序。可以节约成本，提高生产效率。

主权项

一种环保生物质材料的制备方法，其特征是其步骤如下：（1）基体材料的初步处理：其中，所述基体材料为废纸纤维，或者废纸纤维与农作物秸秆、木粉或水生植物茎叶中的一种或几种生物质材料混合形成的混合生物质原料；废纸纤维：将废弃瓦楞纸板浸泡脱胶后用水力碎浆机碎浆，至浆料中絮团状成分占总浆料的质量比例不大于30%，且纤维絮团的平均尺寸不大于5.0mm；然后把浆料滤水至含水率70~90%备用；采用混合生物质原料时，用质量比例不小于60%的废纸纤维与以下一种或几种生物质材料混合：a、农作物秸秆：将农作物秸秆用粉碎机粉碎至颗粒尺寸不大于3mm，浸泡6~8h，把浆料滤水至含水率70%~90%备用；b、木粉：将木材加工剩余物木粉用粉碎机粉碎至颗粒尺寸不大于3mm，浸泡6~8h，把浆料滤水至含水率70%~90%备用；c、水生植物茎叶：将水生植物茎叶用粉碎机粉碎至颗粒尺寸不大于3mm，浸泡6~8h，把浆料滤水至含水率70%~90%备用；（2）物料混合：按重量份计，取步骤（1）制备的基体材料50~60份、淀粉15~20份、增塑剂15~25份、硅烷偶联剂2.5~5份、润滑剂2.5~5份，常温下充分混合搅拌20~40min，搅拌速度为10~20r/min；然后进行水浴加热，同时不断地均匀搅拌；其中水浴温度为80~90℃，水浴时间为10~20min，搅拌速度为10~20r/min；最后，在常温下混合搅拌10~20min，搅拌速度为10~20r/min，即可制备混合物料；（3）挤出成型：将步骤（2）所得的混合物料通过螺杆挤出机及模具挤出型坯；挤出机螺杆转速范围为30~40r/min，挤出时挤出机内的加工温度范围为80~90℃，挤出压力范围为16~20MPa；（4）预干燥：将步骤（3）得到的型坯首先在微波炉或鼓风干燥箱中进行预干燥，其中微波炉功率为400~800W，时间为5~10min；鼓风干燥箱温度为100~110℃，时间为1~2h；（5）模压整形：将步骤（4）得到的型坯置入模压整形设备中模压，压力为1~3MPa，温度为60~85℃，时间为3~5min，直至制成与模具形状相同、表面光洁、尺寸均匀的制品；（6）干燥：把步骤（5）制得的制品送入鼓风干燥箱中进行二次干燥，干燥温度为100~110℃，干燥时间为30~60min，直到成品含水率在8%~10%，即可制得环保生物质材料；步骤（2）所得混合物经流变性测试，其流变参数为：温度为80~90℃、剪切速率为20~40s^‑1的粘度范围为20~60Pa·s。