一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料制造技术

本发明专利技术涉及一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备、(2)多层板材热压制备、(3)冷压处理。本发明专利技术对生物质复合纤维材料进行了针对性的改进处理，有效增强了界面间的结合能力，同时又保证了良好的外观特性，最终制得的复合纤维材料力学性能好，综合使用推广价值高。

An Environmental-friendly Sustainable Cyclic Biomass Composite Fiber Material

【技术实现步骤摘要】
一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料
本专利技术涉及一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料。
技术介绍
我国是世界上最大的化纤生产国，但是由于能源的短缺，化纤的生产受到越来越多的限制。因为生产化纤的原料主要是石油，为了缓解能源危机，必须找出可替代的材料或能源。而生物质纤维作为一种可再生资源，用来满足人们日渐增长的需求会是一个十分不错的选择。尽管玻璃纤维增强的复合纤维材料比生物质纤维增强的复合纤维材料具有更好的抗拉、抗压性能，但是生物质纤维增强的复合纤维材料具有更好的强重比。还有研究表明，通常添加植物纤维结构的材料可以提高基体的机械性能，并且在材料断裂时纤维能起到很好的延迟效果。以生物质纤维来增强复合纤维材料有着玻璃纤维无法比拟的优势。第一，生物质纤维的原料来源十分广泛，且再生能力强，是“取之不尽，用之不竭”的生物资源；第二，用生物质纤维制备复合纤维材料在生产过程中不会对人体造成任何伤害，由于生物质纤维是一种环保材料，且与人类的亲和性好，人们很愿意接受生物质纤维增强复合纤维材料制品，为生物质纤维复合纤维材料的发展提供了巨大的市场空间。目前在生物质纤维增强的复合纤维材料中，植物纤维的应用较多，植物纤维的主要化学成分是纤维素，故又称为纤维素纤维。植物纤维的种类繁多，根据来源可分为茎杆类纤维、种子纤维和初皮纤维。其中茎秆类纤维包括木纤维、竹原纤维、草茎纤维等，种子纤维有棉纤维等，叶纤维有剑麻纤维等，韧皮纤维主要有亚麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维等。其中剑麻纤维和竹原纤维的拉伸强度比其他天然纤维高。如果按照纤维的形态分类，可分为长纤维、短纤维和纤维颗粒等。安徽省宗正农业科技开发有限公司自主研发了一种生物质复合板(CN107351473A)，该生物质复合板的加工工艺包括如下步骤：(1)芯板热压制备、(2)多层板材热压制备、(3)冷压处理。本专利技术对生物质复合板材的加工处理工艺进行了针对性的改进处理，有效增强了界面间的结合能力，同时又保证了良好的外观特性，最终制得的复合板材力学性能好，较一次热压成型的复合板材特性还有所提升。然而，上述复合板经市场应用后发现该复合板的弯曲强度和冲击强度仍然偏低(弯曲强度仅为28.46MPa，冲击强度仅为7.23kJ/m2)，不能完全满足高端板材的需要。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中生物质复合纤维材料的弯曲强度和冲击强度仍然偏低，不能完全满足高端板材的需要的技术问题。本专利技术提供了如下技术方案：一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得芯板备用；(2)多层板材热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤(1)所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得多层板材备用；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3％、改性剂M2％、磷脂酰乙醇胺0.2％，余量为水；所述改性剂M的结构式如下：(3)冷压处理：将步骤(2)所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.0～2.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温，即得环保可持续循环型生物质复合纤维材料。其中，步骤(1)中所述的生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末的质量比为1：0.05：0.5。其中，所述的生物质纤维为水稻秸秆、小麦秸秆、竹纤维中的任意一种。其中，所述的偶联剂N的化学结构式如下：其中，所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的任意一种。其中，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为40～50ml/m2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)相比于现有技术采用酒石酸，本专利技术采用改性剂M替换酒石酸使得改性效果更为明显和加强，大幅改善增强纤维表面基团含量和活性，更有利于交联融合，提升芯板表面的纤维细化和毛化程度，更有利于增强纤维间的接触面积和亲和性，最终提升复合纤维材料的品质，完全解决现有技术中生物质复合纤维材料的弯曲强度和冲击强度仍然偏低的技术问题。(2)本专利技术还采用偶联剂N替代常用的硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570，相比于硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570，偶联剂N的偶联效果更为明显，在一定程度上也能提高复合纤维材料的弯曲强度和冲击强度，使材料的综合性能得到进一步优化。具体实施方式下面具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185℃，热压的压力控制为1.5MPa，热压处理3min后得芯板备用；(2)多层板材热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤(1)所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185℃，热压的压力控制为1.5MPa，热压处理3min后得多层板材备用；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3％、改性剂M2％、磷脂酰乙醇胺0.2％，余量为水；所述改性剂M的结构式如下：(3)冷压处理：将步骤(2)所得的多层板材放入冷压机中，控制冷压处理时的压力为1.0MPa，当多层板材的温度不超过50℃时，将其取出自然冷却至室温，即得环保可持续循环型生物质复合纤维材料。其中，步骤(1)中所述的生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末的质量比为1：0.05：0.5。其中，所述的生物质纤维为水稻秸秆。其中，所述的偶联剂N的化学结构式如下：其中，所述的热塑性塑料为聚乙烯。其中，所述的改性液在板材上对应的喷涂量为40ml/m2。实施例2一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为190℃，热压的压力控制为2MPa，热压处理4min后得芯板备用；(2)多层板材热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤(1)所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，其特征在于，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得芯板备用；(2)多层板材热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤(1)所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得多层板材备用；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3％、改性剂M2％、磷脂酰乙醇胺0.2％，余量为水；所述改性剂M的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种环保可持续循环型生物质复合纤维材料，其特征在于，该生物质复合纤维材料采用如下方法制备得到：(1)芯板热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，再将芯层板坯放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得芯板备用；(2)多层板材热压制备：将生物质纤维、偶联剂N、热塑性塑料粉末混合均匀，然后铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放在步骤(1)所得的芯板的上表面和下表面，而在此铺放处理前，先对芯板的上表面和下表面进行喷涂改性液处理，然后将由芯板作为中心层、表层物料作为上下两层结构组成的混合料放入热压机中进行热压处理，期间控制热压的温度为185～195℃，热压的压力控制为1.5～2.5MPa，热压处理3～5min后得多层板材备用；所述的改性液中各成分及其对应重量百分含量为：硼酸锌3％、改性剂M2％、磷脂酰乙醇胺0.2％，余量...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：济南鸿泰华丰机械有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37