[发明专利]一种油茶果壳基的生物质复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于农林废弃物利用领域，具体属于油茶果壳利用领域，尤其涉及一种以油茶果壳为原料制备得到的生物质复合材料及其制备方法。

背景技术

截止至2013年11月，我国油茶林总面积达5750万亩，茶油年产量约45万吨，产值高达390亿元。油茶果壳作为油茶加工茶油的副产品之一，约占茶果鲜重的50％～60％。过去，油茶果壳常被当作废弃物直接采用焚烧等粗放式处理方式，既造成了严重的资源浪费又在一定程度上污染环境。面对丰富可观的生物质资源，国家陆续颁布一系列政策与文件，明确提出发展农林剩余物资源化利用的重要性，着力于推进生物质产业发展，大力开发新技术、新产品，打造促进生物质资源高效利用的朝阳产业。因此，开展油茶果壳高品位资源化利用，既有益于促进我国油茶产业的可持续发展，又可提高经济效益。

目前，国内外关于油茶果壳的研究较少，油茶果壳主要被利用于提取茶皂素、木糖、糠醛以及制备活性炭等。利用天然植物纤维填充制备生物质复合材料的研究已较为成熟，但以油茶果壳为原料制备生物质复合材料是否可行目前仍未被提及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种以油茶果壳为原料制备生物质复合材料的方法，采用本发明所述方法制备得到的生物质复合材料力学性能优异，能达到木塑复合材料行业的相关标准。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种油茶果壳基的生物质复合材料，所述生物质复合材料包括改性油茶果壳粉和聚丙烯，所述改性油茶果壳粉占所述生物质复合材料的质量百分含量为30％-70％。所述改性油茶果壳粉是由油茶果壳粉先后经氢氧化钠溶液预处理、粉碎机粉碎、偶联剂溶液改性得到。

一种以油茶果壳为原料制备生物质复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)利用碱性溶液预处理油茶果壳，预处理完成后，将油茶果壳反复清洗至成中性，于通风处滤去水分后，在103±2℃条件下烘干备用；

(2)对经预处理得到的油茶果壳，经挑选除杂去处除油茶果壳外其他杂物，如油茶籽、树枝、树叶等后，用粉碎机粉碎，过40～100目筛，得到油茶果壳粉；

(3)将乙醇与偶联剂混合得到偶联剂溶液，将油茶果壳粉加入所述偶联剂溶液中进行改性处理，混合均匀后于阴凉环境下搁置12h～24h；

(4)将经改性处理得到的油茶果壳粉在103±2℃条件下干燥8h以上；待混炼机升温至148℃～176℃，将油茶果壳粉与聚丙烯于混炼机内混合，至混料颜色均匀为止，制得混料A；

(5)待混料A冷却后，将混料A加入造粒机逐块造粒，制得混料B；

(6)将混料B均匀平铺于模具内，在热压温度为150℃～190℃，热压压力为3MPa～5MPa，热压成型15min后，冷却脱模得到所述生物质复合材料。

按固液质量比为1:10～1:20，优选的，固液质量比为1：10，将碱性溶液与油茶果壳混合0.5h～3h，所述碱性溶液为NaOH溶液，所述碱性溶液的浓度为1％～2％。到设定时间后，将油茶果壳反复清洗至中性，于通风处滤去水分后在103±2℃烘箱中烘干备用。

碱液首先去除了油茶果壳表面的蜡质层与油脂，同时也使得果壳中的SiO₂形成的非极性表层结构遭到破坏，将纤维的内部结构表露出来，三素中的羟基能很好地与液滴接触，继而提高了果壳的表面润湿性。制备人造板过程中，液体对原材料表面的接触角大小可以在一定程度上反映出胶粘剂对原料的润湿性，油茶果壳非极性表层结构的存在会影响胶粘剂的胶合效果，继而使得用油茶果壳制备的板材强度不理想，而经碱溶液处理后，油茶果壳的润湿性得到改善，有利于提高人造板材的力学强度，经发明人研究发现，碱性溶液的浓度为1％～2％，固液质量比为1:10～1:20，优选为1：10时，对于提高油茶果壳的表面润湿性效果最好。当NaOH溶液浓度太低时，无法充分溶解油脂，但由于油茶果壳表面含油量较少，且经干燥后表面蜡质层发生龟裂，所以NaOH溶液浓度太高时，将溶解油茶果壳的纤维素、半纤维素、木质素。