[发明专利]纸增强植物基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型增强型植物基复合材料及其制备方法，特别是涉及一种使用纸作为增强材料的复合材料及其制备方法，属于植物基复合材料制造领域。 

背景技术

充分利用可再生的植物资源开发环保复合材料代替木材或塑料，是解决资源短缺、能源危机、环境污染的重要途径，是减轻温室效应、促进生态经济发展的重要途径。我国是农业大国，小麦和水稻是我国的主要粮食作物。粮食收获之后就产生了大量的麦秸、稻草，一大部分这种农业副产物在田间被烧掉，严重污染了空气，并且浪费了资源和能源。麦秸和稻草是极好的制造环保材料的原料，纤维素含量高，并且含有一定量的木质素，有极好的强度和韧性。我国有着悠久的用麦秸和稻草制造编织物满足生活所需的历史。利用现代新技术，麦秸和稻草可以被制成性能更高的材料。除了麦秸和稻草之外，田间地头、荒山丛林中大量生长的野草，也具有很好的柔韧性和强度，同样是制造复合材料的重要原料来源。充分利用这些野草资源，可以在一定程度上解决麦秸、稻草的季节性供应问题。 

植物基复合材料有两个重要缺点，一是强度较低，二是吸湿性高、耐水性不好。已有的关于植物基复合材料的制备方法存在一些问题：或原料预处理复杂，或整个工艺复杂，或增强方式代价高，或增强效果不明显，或未重视野草资源的利用，或未重视与植物的纤维素结构相似的粘接材料的利用，或对原料的状态要求高。针对植物基复合材料开发中的诸多问题，本发明提供了一种新型增强型植物基复合材料及其制备方法。 

发明内容

本发明的目的是为了提高植物基复合材料的强度，降低复合材料的吸湿性，提高复合材料的耐水性，提高植物资源利用的范围，提高工艺对原料种类和状态的适应性，开辟废纸的利用新途径，使复合材料的结构更有序、组成更多元，开发一种综合性能优异的纸增强植物基复合材料，开发简洁高效、易于大规模实施的环保性较强的该复合材料的制备方法。 

为实现上述目的，本发明技术方案如下： 

一种纸增强植物基复合材料，其特征在于：该复合材料包括植物、增强用纸、粘接剂、聚氨酯，各组分的质量百分比为：植物 30%~70%，增强用纸0.1%~10%，粘接剂10%~50%，聚氨酯1%~10%。

进一步地，所述复合材料为层状结构，分别是聚氨酯层、纸层、植物层，其中聚氨酯层为表层, 纸层至少为二层，分布在聚氨酯层近邻的上下两层，内部纸层的间距为1mm~10mm，植物层处于纸层之间，是被粘接剂粘在一起的植物层。 

所述植物的种类为麦秸、稻草、草的一种，或任意两种的混合物，或它们三种的混合物，植物的形态为粉末、碎片、短切物中的一种，或任意两种的混合物，或它们三种的混合物。 

所述粘接剂为聚乙烯醇、脲醛树脂、蜜醛树脂、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或它们的混合物。 

所述的植物为草时，优选为马唐草、白茅草、羊茅草、牛筋草、稗草、狗尾巴草、草坪草。 

所述的纸为回收废纸，如报纸、书纸、记录本纸。 

本发明还提供了一种制备纸增强植物基复合材料的方法，该方法包括以下步骤： 

（1）、原料准备：将植物原料晒干或使用干燥设备干燥，通过铡草机或短切机或旋片搅拌釜将原料制成植物碎料；

（2）、混料：将称量好的植物碎料置于搅拌罐中，加水润湿植物碎料表面，加入粘接剂，搅匀；要实现水对植物的均匀润湿，水的用量为植物用量的10%~50%；

（3）、装料：在模具中先铺一层纸，然后在纸上撒一层粘接剂，再将步骤（2）中混好的料铺在粘接剂上，刮平，然后在植物料上再撒一层粘接剂、再铺纸，根据材料厚度的需要，如此反复进行，直到达到所需要的厚度，最后在植物料最上层撒一层粘接剂，然后铺最后一层纸，合模；

（4）、水热热压：将热压机的压板预热到130℃~200℃之间，将步骤（3）装好料的模具置于预热好的热压机的压板之间，在5MPa~100MPa的压力下热压5min~30min，由于模具是密闭的，因此模具内部的润湿用水处在亚临界状态，可以增强粘接剂的塑化及涂布能力，杀菌，松散植物的纤维结构，破坏植物表面的蜡质，促进粘接剂与植物的结合；

（5）、后处理：经步骤（4）热压后的复合材料在40℃~80℃干燥至恒重，加压防翘曲，然后裁切、打磨，再喷涂或刷涂聚氨酯胶液，最后在30℃~80℃的条件下固化。