[发明专利]碱脲解缠结秸秆/树脂复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆纤维复合材料，特别涉及一种碱脲解缠结秸秆纤维与树脂的复合板制备方法，属于材料复合技术领域。 

背景技术

碱脲解缠结秸秆/树脂复合板是将秸秆纤维与热塑性塑料复合而成的复合板材，是一种农业废弃物回收利用、提高产品品质的新材料。我国作为农业大国，拥有丰富的农作物纤维资源，其中麦秸和稻草的年均产量达2.4亿吨之多。这些农业剩余物的传统处理方法是丢弃和焚烧，浪费了资源又污染了环境。近年来，越来越多的学者致力于研究将农作物植物纤维作为填料或增强材料与热塑性聚合物进行复合的研究。秸秆纤维与合成纤维相比有许多优点，如廉价、易得、密度低、加工能耗小而且对环境和人体无危害，因此采用秸秆纤维代替合成纤维制备复合材料具有显著的经济意义和社会意义。 

秸秆纤维的主要构成组分是纤维素、半纤维素、木质素和灰分，其表面覆盖一层蜡质层。蜡质层阻碍了聚合物与秸秆纤维的结合，形成了明显的两相分离的界面层。秸秆纤维中提供主要力学性能的是纤维素，而半纤维素、木质素和灰分缠结住纤维素阻碍了纤维素与树脂基体的复合。并且纤维素含有许多羟基基团，属于极性基团，要与非极性的塑料基体完全相容则需要改进秸秆纤维的表面性能。为了改善秸秆纤维与热塑性树脂的界面性能，必须对秸秆纤维或塑料基体进行改性或引入合适的界面相容剂，使异质材料在复合过程中容易分散和融合，形成稳定、牢固、均匀的界面层。 

CN102704296A公开了一种碱液处理秸秆原料的方法，将秸秆原料在碱液中浸泡1-3小时，再通入130℃-200℃的蒸汽1-2小时，从而达到除去木质素分离出纤维素和半纤维素的目的，该处理方法需要使用大量碱液完全浸泡秸秆，并且这种高温蒸汽处理能耗过高。CN101074285A公开了一种溶解纤维素的方法，将纤维素分散在6wt%-14wt%LiOH水溶液中，再预冷至0-8℃，搅拌均匀成碱纤维素溶液，再加入0-15℃的2wt%-40wt%尿素水溶液，在室温下搅拌均匀制得透明的纤维素溶液，此处理方法需要大量的碱液与尿素浸泡纤维素，如用于制备复合板材则需处理大量废液并且容易造成污染。 

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碱脲解缠结秸秆/树脂复合板的制备方法。该方法显著改善了秸秆纤维与热塑性塑料复合的界面相容性，提高了复合板材的力学性能。 

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究和不懈探索，最终获得了如下技术方案： 

一种碱脲解缠结秸秆/树脂复合板的制备方法，包括以下步骤：

（1）将秸秆纤维破碎成40-50mm的短纤维。 

（2）分别配置7wt%-28wt%的NaOH水溶液和14wt%-42wt%的尿素水溶液，置于0℃下2-5小时直至溶液恒温到0℃。 

（3）将秸秆质量1-2倍的预冷好的NaOH水溶液喷洒到短纤维上，搅拌及揉搓30分钟至2小时；接着将秸秆质量的1-2倍的预冷好的尿素水溶液喷洒到短纤维上，继续搅拌揉搓30分钟至2小时；最后烘干并破碎至60目的粉末得碱脲解缠结秸秆纤维。 

（4）步骤（3）中所得碱脲解缠结秸秆纤维与树脂、相容剂、润滑剂和填料共混，压制或挤出，进行连续生产，获得碱脲解缠结秸秆/树脂复合板。 

本发明的目的还可以这样实现：所述的碱脲解缠结秸秆纤维与树脂、相容剂、润滑剂和填料按如下重量份配比共混压制或挤出： 

碱脲解缠结秸秆纤维              30-70份

树脂                                   30-70份

相容剂                               1-2份

润滑剂                          1-5份

填料                            1-5份。

所述的树脂是：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、或者是几种热塑性树脂共混体系，或者是废旧塑料。 

所述的相容剂选自以下的一种或几种：聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐。 

所述的润滑剂选自以下的一种或几种：硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、石蜡。 

所述的填料选自以下的一种或几种：滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土、云母。