一种木质复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质复合纤维及其制备方法。木质复合纤维由五种原始组分制成，各组分的重量百分数为：狼尾草纤维40%～50%、棉梗纤维20%～30%、办公废纸纤维10%～20%、针叶树液化木材5%～10%、纳米二氧化硅分散液4%～5%。其制备方法包括狼尾草纤维的制备、棉梗纤维的制备、办公废纸纤维的制备、针叶树液化木材的制备、木质复合纤维的制备与包装六个步骤。本发明专利技术制备的木质复合纤维灰分少、耐热性好、吸油率高，且工艺环保、成本低廉，是一类理想的路用木质纤维材料,亦可用于木质高强度板材的制备。

A Wood Composite Fiber and Its Preparation Method

The invention discloses a wood composite fiber and a preparation method thereof. Wood composite fibers are made of five original components. The weight percentages of each component are: Pennisetum fibers 40%-50%, cotton stalk fibers 20%-30%, office waste paper fibers 10%-20%, coniferous liquefied wood 5%-10%, nano-silica dispersions 4%-5%. The preparation method includes six steps: preparation of Pennisetum fiber, cotton stalk fiber, preparation of office waste paper fiber, preparation of liquefied coniferous wood, preparation and packaging of wood composite fiber. The wood composite fiber prepared by the invention has the advantages of low ash content, good heat resistance, high oil absorption rate, environmental protection and low cost. It is an ideal road wood fiber material and can also be used for the preparation of wood high strength board.

【技术实现步骤摘要】
一种木质复合纤维及其制备方法
本专利技术属于新材料领域，具体而言，涉及一种木质复合纤维及其制备方法。
技术介绍
从1992年巴西里约热内卢第1次联合国环境与发展大会通过《气候变化框架公约》，到2015年法国巴黎第21届全球气候大会通过《巴黎协定》为2020年后全球应对气候变化行动作出安排，再到2016年中国杭州G20峰会中美批准《巴黎协定》，在“构建创新、活力、联动、包容的世界经济”的同时给资源、环境与材料科技工作者留下了无尽的思考与千斤重担。一方面，人类对于森林、石油与矿产资源的开发与掠夺已到了疯狂的地步；另一方面，对森林的乱砍乱伐、对石油与矿藏的乱采乱挖所带来的环境污染、气候恶化与次生灾害已使人们惊恐万状、吃尽苦头。于是人们开始考虑如何降低对于森林、石油与矿产资源的依赖程度。作为生物质材料科学工作者，积极探索狼尾草等草本植物、棉梗等农作物秸秆、办公废纸等廉价碳汇资源的高值清洁利用途径，制备一类新型木质复合纤维以丰富路用木质纤维材料，开创新兴产业，责无旁贷。通过专利检索，查询到以下较为接近的专利技术方案。专利一、中国专利申请号为CN02132786.6路用木质纤维制备方法，涉及路用木质纤维的制备方法，选用废弃新闻纸为原料，经净化、除杂、浸泡、打浆后与改性后高岭土超细粉在常温常压条件下进行复合，高岭土添加量为废弃新闻纸量的11%-23%(重量)，复合后的木质纤维浆液经脱水、干燥、打散制成松散状木质纤维，再与配制好的沥青溶液，在常温、常压、搅拌条件下进行混合，混合后的纤维在控制温度为70℃-100℃条件下，使溶剂油挥发，冷却后以备循环利用，纤维经造粒机挤压成型，经过冷却得颗粒状路用木质纤维产品，其各项性能指标均达到国际同类产品水平，特别适用于SMA等沥青用量相对较多的路面，能有效地防止沥青混合料在拌和、储存、运输、摊铺过程中沥青离析、滴漏现象发生，使沥青混合料表现出更好的性能。专利二、中国专利申请号为CN200710022976.9路用木质纤维素材料及其制备方法，路用木质纤维是采用未脱墨废新闻纸为原料，与混合填料、表面活性剂、防水剂和助留剂以一定配比通过干法和湿法造纸过程制得，通过干湿法加入抗静电剂的方法赋予木质纤维素表面电阻系数为20.5×109Ω的的抗静电性能；通过对纸板进行绒毛化赋予纤维3-5m2/g的比表面积。其制备方法是将废纸原料高浓疏解后进行筛选除渣，净化后的浆料与混合填料搅拌均匀，然后冲浆上网形成纸幅，经过压榨，烘缸干燥和红外干燥，得到的干纸板绒毛化过程中干法加入高岭土(滑石粉)，活性碳酸钙填料和NaCl，得到木质纤维素产品，它在沥青中可以均匀分散，是理想的沥青玛蹄脂碎石路面即高速公路面纤维稳定剂材料。以上专利中，原材料单一、制备工艺环境不友好！以上公开的专利技术方案均未公开本专利技术的内容，本领域普通技术人员也不能通过以上技术方案的相互结合得出本专利技术的技术启示。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种木质复合纤维，可与市场上已有木质材料（特别是路用木质材料）媲美的木质复合纤维，采用本案制备的木质复合纤维灰分少、耐热性好、吸油率高，且工艺环保、成本低廉，是一类理想的路用木质纤维材料。本专利技术同时公开一种木质复合纤维的制备方法。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种木质复合纤维，其特征在于，所述木质复合纤维由五种组分制成，各组分的重量百分数为：狼尾草纤维40%～50%、棉梗纤维20%～30%、办公废纸纤维10%～20%、针叶树液化木材5%～10%、纳米二氧化硅分散液4%～5%。优选的，所述办公废纸为木浆纸和草浆纸类复印纸的废纸。优选的，所述针叶树为松科湿地松和/或灰杉。优选的，所述针叶树液化木材为，取松科湿地松或灰杉木屑若干，真空干燥后经粉碎、过筛后，与木材液化剂进行混合后实施微波液化，所获得针叶树液化木材。优选的，所述纳米二氧化硅分散液为透明液体，PH值为6～9，纳米二氧化硅含量为20%～30%，纳米二氧化硅的粒径为10～20nm。所述一种木质复合纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤1：狼尾草纤维的制备：于旷野采集狼尾草若干，经晒干、去杂、切碎后在室温环境下用5%～15%的NaOH溶液中浸泡10～20h，经漂洗、烘干使狼尾草碎料的半纤维素含量降低60%～70%；然后经粉碎、过筛获得粒径＜6mm的狼尾草纤维备用；步骤2：棉梗纤维的制备：向棉农收购棉梗若干，经晒干、去杂、切碎后在室温环境下用5%～15%的NaOH溶液中浸泡10～20h，经漂洗、烘干使狼尾草碎料的半纤维素含量降低60%～70%；然后经粉碎、过筛获得粒径＜6mm的棉梗纤维备用；步骤3：办公废纸纤维的制备：取办公废纸若干，经去钉后切碎，然后经高速粉碎获得絮状纤维备用；步骤4：针叶树液化木材的制备：取松科湿地松或灰杉木屑若干，真空干燥后经粉碎、过筛得粒径为0.15～0.25mm针叶木粉；然后将针叶木粉与木材液化剂进行混合后实施微波液化，获得针叶液化木材备用；步骤5：木质复合纤维的制备：首先将经由步骤4获得的针叶树液化木材与纳米二氧化硅分散液按重量比混合获得均匀混合液，再将分别经由步骤1-3获得的狼尾草纤维、棉梗纤维和办公废纸纤维按重量比例加入到上述均匀混合液中强力搅拌，然后再经干燥、分散处理制备成木质复合纤维，并使木质复合纤维的原始组分重量百分比为狼尾草纤维40%～50%、棉梗纤维20%～30%、办公废纸纤维10%～20%、针叶树液化木材5%～10%、纳米二氧化硅分散液4%～5%；步骤6：包装：首先确认经由步骤5获得的木质复合纤维的含水率＜5%（否则须进一步干燥以使其含水率达标），然后进行防潮包装与贴标。优选的，步骤5中所述木材液化剂为以矿泉水瓶碎片为主料、山梨糖醇为辅料，在惰性气体保护下经热反应制成；主料与辅料的摩尔比为1:2～1:4，反应温度为180～250℃，反应时间2～5min。优选的，步骤4中微波液化工艺条件为：固液质量比1:3～1:5，液化温度150～160℃，反应时间5～15min。本专利技术的有益效果：1、本专利技术以狼尾草、棉梗、针叶树木屑为基材，综合运用木材学、复合材料学和材料加工工程等交叉学科材料成形理论，创新了一种木质复合纤维的制备方法；2、本专利技术为路用木质纤维材料提供了一种物美价廉的解决方案，采用本案制备的木质复合纤维灰分少、耐热性好、吸油率高，且工艺环保、成本低廉，是一类理想的路用木质纤维材料；该木质纤维材料亦可用于木质高强度板材的制备；3、木材液化剂与针叶树的效果是针叶树材与阔叶树材比较，针叶材组织结构简单，其组成成分“纤维素、半纤维素和木质素”等在木材液化剂等的作用下更容易降解成液态小分子，更有利于纳米二氧化硅分散液混合与分散，获得均匀混合液；4、引入惰性气体（如氮气、氩气）的作用是隔绝空气，预防物料氧化。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。实施例1：一种木质复合纤维，所述木质复合纤维由五种组分制成，各组分的重量百分数为：狼尾草纤维40%、棉梗纤维30%、草浆纸类复印纸的废纸纤维20%、湿地松液化木材5%、纳米二氧化硅分散液5%。其中，湿地松液化木材为，将若干湿地松木屑，真空干燥后经粉碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质复合纤维，其特征在于，所述木质复合纤维由五种组分制成，各组分的重量百分数为：狼尾草纤维40%～50%、棉梗纤维20%～30%、办公废纸纤维10%～20%、针叶树液化木材5%～10%、纳米二氧化硅分散液4%～5%。

【技术特征摘要】
1.一种木质复合纤维，其特征在于，所述木质复合纤维由五种组分制成，各组分的重量百分数为：狼尾草纤维40%～50%、棉梗纤维20%～30%、办公废纸纤维10%～20%、针叶树液化木材5%～10%、纳米二氧化硅分散液4%～5%。2.根据权利要求1所述的一种木质复合纤维，其特征在于，所述办公废纸为木浆纸和草浆纸类复印纸的废纸。3.根据权利要求1所述的一种木质复合纤维，其特征在于，所述针叶树为松科湿地松和/或灰杉。4.根据权利要求1所述的一种木质复合纤维，其特征在于，所述针叶树液化木材为，取松科湿地松或灰杉木屑若干，真空干燥后经粉碎、过筛后，与木材液化剂进行混合后实施微波液化，所获得针叶树液化木材。5.根据权利要求1所述的一种木质复合纤维，其特征在于，所述纳米二氧化硅分散液为透明液体，PH值为6～9，纳米二氧化硅含量为20%～30%，纳米二氧化硅的粒径为10～20nm。6.如权利要求1-5所述的任意一种木质复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：狼尾草纤维的制备:于旷野采集狼尾草若干，经晒干、去杂、切碎后在室温环境下用5%～15%的NaOH溶液中浸泡10～20h,经漂洗、烘干使狼尾草碎料的半纤维素含量降低60%～70%；然后经粉碎、过筛获得粒径＜6mm的狼尾草纤维备用；步骤2：棉梗纤维的制备:向棉农收购棉梗若干，经晒干、去杂、切碎后在室温环境下用5%～15%的NaOH溶液中浸泡10～20h,经漂洗、烘干使狼尾草碎料的半纤维素含量降低60%～70%；然...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆定，李佩，袁建，刘俊怀，刘克非，何玉琴，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43