[发明专利]一种植物纤维高效处理方式及其模压材料制备工艺

说明书

本发明涉及一种植物纤维的高效处理方式及其模压材料制备工艺，即在植物纤维充分破碎的基础上采用生物酶多层次处理结合快速加压冷冻‑加温技术，植物纤维经处理后加入特殊淀粉胶体混合制备模压浆料，通过模压成型工艺控制制备得到复合材料，该模压材料内部具有均匀的微孔结构、其强度、韧性好，形态稳定性好，可适应于民用包装和结构件领域。

技术领域

本发明涉及一种植物纤维的处理方式及其模压材料制备方式，尤其是涉及一种具有均匀微孔结构、强度、韧性好的植物纤维模压材料的制备方式。

背景技术

植物纤维是一种天然的可再生资源，广泛存在于农林资源及其加工废弃物中，并且往往得不到充分的利用而被当作垃圾遗弃在大自然，同时也给自然生态的和谐带来了负面的影响，甚至会因为处理不当而造成严重的火灾等。高值化利用农林废弃物国家层面近年来大力鼓励发展的新兴战略性产业。但是这类植物纤维中除了含有大量天然纤维素成分外还含有大量的半纤维素、果胶、木质素以及矿物质等，这些成分会影响复合材料的性能，限制了材料的使用范围。

植物纤维作为工业或民用材料使用，需要其在加工中具备良好的成型性和强度，但这依然是个很大的难题。首先，尽管天然植物纤维单纤强度高，但其常态下无法熔融，成型加工性能差造成制品内部结构不均、且纤维与他物质的结合性不强，综合造成了机械性能的大幅下降。因此，在成型加工前，对植物纤维进行预处理，改变其表观形貌、尺寸特性、表面化学结构及分子力作用，从而提高其成型加工性能及其与其他复配物质的结合强度是非常必要的。植物纤维传统的预处理方法主要包括物理法和化学法。典型的物理法如热处理，蒸汽闪爆法、低温等离子法等，仅通过外力破坏纤维结构，提高纤维与其他物质的结合力以及自身的流动能力。而化学处理则包括碱液、酸液、溶剂处理等，即通过化学试剂溶解纤维表面杂质，并产生特定化学反应。碱液处理法应用最为广泛，碱液浸泡可溶解除去植物纤维中的部分果胶等低分子杂质及木质素和半纤维素，提高了纤维的相对含量进而提高其强度。以上两种处理方式均有利于纤维尺度均化，破坏纤维氢键结合，促进加工流动性，还可使得纤维表面更加粗糙，强化纤维和其他树脂和间的润湿和粘结。然而这两种方式均存在一定缺陷，物理法预处理效果有效，化学法虽然可渗入纤维内部达到更好的处理效果，但化学试剂本身即对环境产生污染。相对以上方式，生物酶处理植物纤维更具优势。首先，生物酶处理过程环保，处理能耗低；其次，生物酶处理被证实可有效的深入植物纤维内部，调节纤维细胞壁结构和表面化学组成。但如何寻找到更优的生物酶处理方式以实现植物纤维在加工中的性能优化以实现制品性能，依然是需要解决的一大难题。本发明针对此问题，开发了一种多层次的生物酶纤维处理模式，通过此方式实现了植物纤维在后续的加工中实现更加紧密的结合，并开发了相应性能更加优越的模压材料，为大含量植物纤维制品的开发提供了更优选项。

发明内容

本发明的目的是为了克服纯植物纤维无法紧密结合形成性能优良的模压制品的缺陷，提供一个特殊的植物纤维处理方式，并通过这种方式形成具有良好性能的模压制品制备方式。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种植物纤维高效处理方式及其模压材料制备工艺，处理方式如下：

（1）将植物纤维破碎至200-400目粒径，投入质量浓度10-15%的纤维素酶水溶液中，30℃-40℃下缓慢搅拌2-4小时后，升温至80℃使得酶失活后降温过滤并将其继续投入质量浓度6-10%的白腐菌水溶液中，30℃-45℃下缓慢搅拌2-4小时后，升温至80℃使得酶失活后过滤料液，得到含水率为20-45%的浆料A；其中，纤维素酶水溶液的质量介于植物纤维的5-10倍之间，白腐菌水溶液的质量介于植物纤维的2-4倍之间；

（2）将浆料A快速冷却至-10℃- -20℃，加压至1-2MPa，保持压力状态下加热至40-60℃，0.5-1秒内释放压力至常压；