一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法，属于复合材料技术领域。本发明专利技术以豆粕和木薯渣为原料，不添加胶粘剂，利用豆粕和木薯渣中富含的大豆分离蛋白和淀粉，在高温作用下释放糖类和胶体物质进行交联，作为胶黏剂连接植物纤维，并热压制备成中高密度近全植物纤维的板材，提高了纤维间的氢键结合，进一步提高中高密度植物纤维功能材料的品质，可完全降解并且在使用过程中无甲醛等有毒物质释放；本发明专利技术原料组份简单，来源广泛，价格低廉，无毒无害，赋予植物纤维板良好的机械加工性能，具有很好的挺度、弯曲度、韧性、拉力以及防水性能，其硬度、结合强度及韧性都达到同类产品的国际先进水平。

【技术实现步骤摘要】
一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法
本专利技术涉及一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法，属于复合材料

技术介绍
在提倡生态环保的大背景下，环保型复合材料越来越引起人们的重视。植物纤维复合材料具有环保、可降解、吸音、隔热等许多优良特点，是近年来所有复合材料中需求增长最快的材料。植物纤维用于建筑、汽车、家具制造、室内装饰等行业有明显的优势。天然植物纤维资源在自然界中十分丰富，植物通过光合作用就可产生大量的有机可再生纤维，每年全球生产1012吨天然合成的纤维素，除很小部分用于造纸、纺织和化学纤维，绝大部分是作为燃料或废料白白地浪费。因此充分利用植物纤维资源，一方面，可以减少人们对非可再生资源的依赖，降低了植物纤维资源固体废弃物的堆积或焚烧污染问题；另一方面，植物纤维功能材料是一种具有环保、可降解、隔热保温、吸声等复合性能的材料，以室内墙体装饰材料为例，其推广应用可以极大的降低建筑物的能耗、噪音污染、减轻建筑物自重等。目前植物纤维复合材料按密度划分，可大致分为以下五种：超高密度≥1000kg/m3；高密度800kg/m3～1000kg/m3；中密度450kg/m3～880kg/m3；低密度200kg/m3～500kg/m3；超低密度≤100kg/m3。纤维模塑制品是全植物纤维或者近全植物纤维复合材料的一种，国内外在纤维模塑材料的研究主要集中在缓冲材料包装方面，往往采用湿法预成型，然后用干法或半干法整形得到具有良好缓冲性能的低密度模塑材料。该类材料由于表观性能较差，容易掉毛掉粉，因此很难用做要求较高的精密仪器、电子产品等产品的包装材料，只能用于鸡蛋托、粗糙工业品的外包装等。目前中高密度植物纤维复合材料，多采用干法或半干法制备，依靠塑料或树脂胶粘剂的粘合作用，将植物纤维粉末或者纤维束粘结在一起，虽然该类产品有着广泛的应用空间，但是由于受制于其制备方法，其并非真正意义上的环保复合材料。该类产品存在的问题主要有非可再生树脂、塑料组分过多、各向异性的纤维交织特性很难保持、不环保（很多产品不可避免的会有甲醛释放）、不可完全降解。这些都成为其在一些领域进一步推广的瓶颈。因此探索一种全植物纤维或者接近全植物纤维的高密度植物纤维功能材料解决目前该类材料的局限性已成当前面临的迫切课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前市场中高密度植物纤维复合材料不能完全降解并且在使用过程中有甲醛等有毒物质释放的问题，提供了一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将豆粕干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理豆粕；（2）将木薯渣干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理木薯渣粉；（3）取预处理豆粕、预处理木薯渣粉加入去离子水中混合转入磨浆机中磨浆至叩解度为15～20°SR，并用质量分数为1%盐酸调节pH为4.0～4.5，再加入过硫酸钾，加热至65～70℃反应50～60min，得预处理纤维浆液；（4）用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节预处理纤维浆液pH为9.0～10.0，再加入硼砂加热反应，并加水稀释至固含量为0.5～1.0%，得植物浆原液；（5）将植物浆原液注入成型槽中脱水成形，得纤维湿成形体；（6）将纤维湿成形体冷压定型，脱除水分至含水率为10～30%，再转入热压机中热压干燥处理，得无胶中高密度植物纤维板。步骤（1）所述热处理温度为160～180℃。步骤（2）所述热处理温度为180～200℃。步骤（3）所述预处理豆粕、预处理木薯渣粉的质量比为1：1，所述过硫酸钾用量为预处理豆粕质量的0.1～0.3%。步骤（4）所述硼砂用量为预处理豆粕质量的1～3%。步骤（4）所述加热反应过程为在60～70℃下保温反应3～4h，继续升温至80～90℃保温反应1～2h。步骤（5）所述脱水成形过程为空气鼓泡搅拌1～2s后静止2～3s脱水成形。步骤（6）所述热压干燥处理为在150～160℃，0.3～0.5MPa下热压干燥处理4～6min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以豆粕和木薯渣为原料，不添加胶粘剂，利用豆粕和木薯渣中富含的大豆分离蛋白和淀粉，在高温作用下释放糖类和胶体物质进行交联，作为胶黏剂连接植物纤维，并热压制备成中高密度近全植物纤维的板材，提高了纤维间的氢键结合，进一步提高中高密度植物纤维功能材料的品质，可完全降解并且在使用过程中无甲醛等有毒物质释放；（2）本专利技术原料组份简单，来源广泛，价格低廉，无毒无害，赋予植物纤维板良好的机械加工性能，具有很好的挺度、弯曲度、韧性、拉力以及防水性能，其硬度、结合强度及韧性都达到同类产品的国际先进水平，完全满足密度高、韧性强、硬度大、层间结合力强，表面光滑的要求，质量稳定，符合环保的要求，生产成本较低，设备投资少，工艺简单，易上马，易操作，能耗低，用水用电量少，生产成本低，并能实现清洁生产。具体实施方式将豆粕自然风干后加入粉碎机中粉碎，过40目筛，将过筛后的豆粕粉置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，控制温度为160～180℃，冷却至室温后得预处理豆粕，将木薯渣自然风干后加入粉碎机中粉碎，过40目筛，将过筛后的木薯渣粉置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，控制温度为180～200℃，却至室温后得预处理木薯渣粉，取200～300g预处理豆粕，200～300g预处理木薯渣粉，加入10～15L去离子水中，在35～40℃下以300～400r/min搅拌20～30min后转入磨浆机中磨浆至叩解度为15～20°SR，并用质量分数为1%盐酸调节pH为4.0～4.5，再加入0.4～0.6g过硫酸钾，加热至65～70℃，继续搅拌50～60min，得预处理纤维浆液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节预处理纤维浆液pH为9.0～10.0，再加入4～6g硼砂，在60～70℃下保温反应3～4h，继续升温至80～90℃保温反应1～2h，冷却至室温后加水稀释至固含量为0.5～1.0%，得植物浆原液，将植物浆原液注入成型槽中，利用空气鼓泡搅拌1～2s后静止2～3s脱水成形，脱水完毕后，得纤维湿成形体，将纤维湿成形体冷压定型，脱除水分至含水率为10～30%，再转入热压机中，在150～160℃，0.3～0.5MPa下热压干燥处理4～6min，得无胶中高密度植物纤维板。实例1将豆粕自然风干后加入粉碎机中粉碎，过40目筛，将过筛后的豆粕粉置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1h，控制温度为160℃，冷却至室温后得预处理豆粕，将木薯渣自然风干后加入粉碎机中粉碎，过40目筛，将过筛后的木薯渣粉置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1h，控制温度为180℃，却至室温后得预处理木薯渣粉，取200g预处理豆粕，200g预处理木薯渣粉，加入10L去离子水中，在35℃下以300r/min搅拌20min后转入磨浆机中磨浆至叩解度为15°SR，并用质量分数为1%盐酸调节pH为4.0，再加入0.4g过硫酸钾，加热至65℃，继续搅拌50min，得预处理纤维浆液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节预处理纤维浆液pH为9.0，再加入4g硼砂，在60℃下保温反应3h，继续升温至80℃保温反应1h，冷却至室温后加水稀释至固含量为0.5%，得植物浆原液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将豆粕干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理豆粕；（2）将木薯渣干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理木薯渣粉；（3）取预处理豆粕、预处理木薯渣粉加入去离子水中混合转入磨浆机中磨浆至叩解度为15～20°SR，并用质量分数为1%盐酸调节pH为4.0～4.5，再加入过硫酸钾，加热至65～70℃反应50～60min，得预处理纤维浆液；（4）用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节预处理纤维浆液pH为9.0～10.0，再加入硼砂加热反应，并加水稀释至固含量为0.5～1.0%，得植物浆原液；（5）将植物浆原液注入成型槽中脱水成形，得纤维湿成形体；（6）将纤维湿成形体冷压定型，脱除水分至含水率为10～30%，再转入热压机中热压干燥处理，得无胶中高密度植物纤维板。

【技术特征摘要】
1.一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将豆粕干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理豆粕；（2）将木薯渣干燥粉碎后置于蒸发锅上，在水蒸气氛围下热处理1～2h，得预处理木薯渣粉；（3）取预处理豆粕、预处理木薯渣粉加入去离子水中混合转入磨浆机中磨浆至叩解度为15～20°SR，并用质量分数为1%盐酸调节pH为4.0～4.5，再加入过硫酸钾，加热至65～70℃反应50～60min，得预处理纤维浆液；（4）用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节预处理纤维浆液pH为9.0～10.0，再加入硼砂加热反应，并加水稀释至固含量为0.5～1.0%，得植物浆原液；（5）将植物浆原液注入成型槽中脱水成形，得纤维湿成形体；（6）将纤维湿成形体冷压定型，脱除水分至含水率为10～30%，再转入热压机中热压干燥处理，得无胶中高密度植物纤维板。2.如权利要求1所述的一种无胶中高密度植物纤维板的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述热处理温度为160～180℃。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，王文新，蔡静，
申请(专利权)人：张静，
类型：发明
国别省市：江苏,32