一种以生物质为原料生产的可塑性固体粉料及其生产方法和塑造成型的板材技术

本发明专利技术属于生物质新材料技术领域，本发明专利技术公开了一种生物质原料包括农林废弃物的处理方法，制备可塑性固体粉料，适用于压塑工艺制备各种型体产品，以模塑压制的板材的强度为例，展示由本发明专利技术制备的可塑性固体粉料的应用。本发明专利技术利用生物质包括秸秆和木业废弃等原料的天然结构组分，经本发明专利技术的工艺处理，获得具有热塑成型功能的纤维状固体粉浆，不需要添加胶合剂即可直接模塑成各类器具、家具、门窗、板材、设备、建筑材料等产品。本发明专利技术模塑产品具有高强度，环保、密度可调可控等优点。与普通木料产品包括胶合板、刨花板及纸浆模塑产品等相比，除了不含黏合胶，无甲醛释放外，且不易吸水润涨。润涨。

【技术实现步骤摘要】
一种以生物质为原料生产的可塑性固体粉料及其生产方法和塑造成型的板材


[0001]本专利技术涉及生物质新材料
，尤其涉及一种以生物质为原料生产的可塑性固体粉料及其生产方法和塑造成型的板材。

技术介绍

[0002]木质建筑材料消耗量逐渐增大，原木产量与木材需求之间的缺口与日俱增，需要通过木质复合材料来弥补。由于农作物秸秆的主要组成成分和木材相近，可以将生物质整体处理并利用，制备终端产品，比如利用木屑或者农作物粉末制造生物质人造板材就是其中一种。利用农业废弃的禾本植物制造板材，既可以缓解木材资源的危机又变废为宝，资源也得以高值化利用。木材生长周期较长，大量砍伐造成环境的恶化，而玉米、稻草秸秆等禾本植物生长周期短，采伐间隔时间较短，原料易得，种类丰富。
[0003]将植物原料和高分子塑料进行复合制备的植物
‑
塑料材料，同时具有植物与塑料的双重属性，用来代替部分塑料应用于建筑、装饰等行业，也是人造板研究的热点之一。申请号为CN20171112131.9的专利提出在5～50％生物质原料中加入了20～80％热塑性塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)、10～30％其他辅料(三元乙丙橡胶、聚烯烃热塑性弹性体、苯乙烯
‑
丁二烯热塑性弹性体等)以及0.5～20％助剂(马来酸酐接枝物、硬脂酸、硅烷偶联剂、偶氮二甲酰胺等)。通过加入高分子树脂、改性剂等改变板材的性能，相关文献还有CN201510413300.7、CN201610995047.5等。但是，通过加入塑料、高分子树脂、改性剂等改变板材的性能，同时也降低了板材的可降解性，增加了环境污染的风险，不利于人类的健康。
[0004]通过加入化学助剂可以使得生物质原料结构的表面得以活化，产生更多的活性基团，在热压成形时有利于自身黏合。依据所用化学助剂对材料表面的活化机理可分为以下四类:(1)氧化结合法，该方法是将木质单元材料表面经氧化性试剂氧化处理(如硝酸、高碘酸盐等)的活化方式。(2)自由基引发法，釆用过氧化物和含有铁离子的盐类试剂使材料表面活化产生自由基，进而在温度和压力的作用下促使自由基聚合而成板。(3)碱溶液活化法，采碱溶液(NaOH、Na2CO3，Na2SO3等)处理木质材料表面，使其界面特性和表面化学性质发生活化，溶解去除部分木质素后，将纤维热压成板时，通常加黏合剂以增加强度。(4)酸催化缩聚法，用酸类物质处理木质材料表面，使得木素或糖类物质发生部分降解，表面得以活化，热压成板时通常需加黏合剂以增加强度。
[0005]氧化结合法不易控制，容易使高强度的纤维素降解，导致材料强度降低。自由基引发法除了导致同样问题外，处理成本高。碱溶液活化法处理后加黏合剂可得到高强度板材，但大部分木质素和半纤维素溶解在碱液中，大大降低了原料的利用率，且产生大量待处理的木质素废液。酸催化缩聚法通常使用强酸，容易导致部分纤维素降解和半纤维素完全降解，使产品强度受损，添加黏合剂以增加成型物品强度。
[0006]如上所述，先前的技术使用碱溶液或酸溶液处理木质纤维素类生物质，生物质结构组分发生不同类型的降解，使生物质细胞壁塌陷，经热压可以得到较高密度的板材，可用
不同的黏合剂提高板材的强度。先前的技术使用的无机碱和酸不能在处理木质纤维素类生物质时同时使用，这是因为酸和碱相互中和，形成的盐和水对木质纤维素类生物质的细胞结构不具有改性效果。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种以生物质为原料生产的可塑性固体粉料及其生产方法和塑造成型的板材，解决了现有技术使用的无机碱和酸不能在处理木质纤维素类生物质时同时使用的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，包括如下步骤：
[0010]a)将生物质在含有机碱和酸的水溶液中浸渍，得混合料；
[0011]b)将混合料进行反应后过滤分离，得到可塑性固体粉料。
[0012]作为优选，步骤a)中，所述生物质为农作物秸秆及其加工废弃物、森林废弃物、木业废料、竹业废料、草本植物和水产植物中的一种或多种。
[0013]作为优选，步骤a)中，所述生物质的长度为≤30mm，所述浸渍的时间为10～14h。
[0014]作为优选，步骤a)中，所述有机碱为咪唑类化合物及其衍生物、吡啶类化合物及其衍生物、吡咯类化合物及其衍生物、尿素类化合物及其衍生物、烷基胺类化合物及其衍生物、三苯基膦及其衍生物、三烷基膦及其衍生物中的一种或多种。
[0015]作为优选，步骤a)中，所述酸为有机酸和/或无机酸，所述有机酸为烷基羧酸及其衍生物、芳香基羧酸及其衍生物和氨基酸及其衍生物中的一种或多种，所述无机酸为硫酸、盐酸、溴酸、碘酸、硝酸、三氟乙酸、磷酸、硅酸、钨酸、钼酸、铌酸、钒酸和含过渡金属的杂多酸及其衍生物中的一种或多种。
[0016]作为优选，步骤a)中，所述的含有机碱和酸的水溶液的质量为生物质质量的0.5～20倍，所述含有机碱和酸的水溶液中，有机碱的质量浓度为0.001～8％，酸的质量浓度为0.01～20％。
[0017]作为优选，步骤b)中，所述反应的温度≥120℃，反应的时间为10～240min，反应的压力为0.4～1MPa。
[0018]本专利技术还提供了所述的以生物质为原料农林废弃物生产可塑性固体粉料的方法制备得到的可塑性固体粉料。
[0019]本专利技术还提供了一种塑造成型的板材，所述塑造成型的板材由所述可塑性固体粉料在塑造模具中经热塑处理得到；所述塑造成型的板材的密度为0.5～1.2g/cm3，弹性模量≥1000MPa，塑性模量≥1000MPa。
[0020]作为优选，所述热塑处理的温度为80～180℃，热塑处理的时间为10～360min。
[0021]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0022]本专利技术将机械破碎后的生物质包括农林废弃物在含有机碱和酸的水溶液中浸泡后，在不低于120℃进行反应，经过滤获得可塑性固体粉料，可用于热压成型，塑造各种型体器具、板材等产品。用本专利技术的可塑性固体粉料生产的无胶器具和板材，成型器具具有强度高、防腐、可阻燃、耐磨、耐候、可设计加工组装等优点，可代替木材和部分塑料，适用于室内装饰、建筑材料、器具、家具等领域。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供一种以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，包括如下步骤：
[0024]a)将生物质在含有机碱和酸的水溶液中浸渍，得混合料；
[0025]b)将混合料进行反应后过滤分离，得到可塑性固体粉料。
[0026]在本专利技术中，步骤a)中，所述生物质优选为农作物秸秆及其加工废弃物、森林废弃物、木业废料、竹业废料、草本植物和水产植物中的一种或多种，进一步优选为农作物秸秆及其加工废弃物、森林废弃物、木业废料中的一种。
[0027]在本专利技术中，步骤a)中，所述生物质为破碎后的生物质，破碎后的生物质的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将生物质在含有机碱和酸的水溶液中浸渍，得混合料；b)将混合料进行反应后过滤分离，得到可塑性固体粉料。2.根据权利要求1所述的以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，其特征在于，步骤a)中，所生物质为农作物秸秆及其加工废弃物、森林废弃物、木业废料、竹业废料、草本植物和水产植物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的生产可塑性固体粉料的方法，其特征在于，步骤a)中，所述生物质的长度为≤30mm，所述浸渍的时间为10～14h。4.根据权利要求1所述的以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，其特征在于，步骤a)中，所述有机碱为咪唑类化合物及其衍生物、吡啶类化合物及其衍生物、吡咯类化合物及其衍生物、尿素类化合物及其衍生物、烷基胺类化合物及其衍生物、三苯基膦及其衍生物、三烷基膦及其衍生物中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的以生物质为原料生产可塑性固体粉料的方法，其特征在于，步骤a)中，所述酸为有机酸和/或无机酸，所述有机酸为烷基羧酸及其衍生物、芳香基羧酸及其衍生物和氨基酸及其衍生物中的一种或多种，所述无机酸为硫酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗超，
申请(专利权)人：薪业资源大连科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：