一种生物质复合包装板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质复合包装板材，其制备原料按重量份包含：植物纤维40～50份、生物质灰5～45份，污泥0～30份，胶粘剂5～13份、分散剂35～70份和水100～240份；其中生物质灰为垃圾焚烧飞灰和/或污泥焚烧飞灰；污泥为经过全灭活和全杀菌的无害污泥；植物纤维的长度为0.5～4mm；其制备方法包括：(1)将植物纤维加水制备纤维浆料；(2)用分散剂将胶粘剂溶解，然后加入生物质灰或生物质灰和污泥，形成分散液；(3)将纤维浆料和分散液混合均匀；(4)将混合浆料在模具中热压成型后降温脱模；该板材利用了废弃资源生物质灰增强了板材的抗压强度和抗弯强度，并且利用了废弃污泥，提高废弃资源利用率，降低产品碳排放，可替代包装用木质材料，缓解木资源短缺现状。缓解木资源短缺现状。缓解木资源短缺现状。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质复合包装板材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种板材，特别涉及一种生物质复合包装板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]当前世界木材资源供应日趋紧张，我国又属于少林国家，生产建设需要进口大量木材，而木材资源的过量砍伐和不合理消耗已使得我国提前面临森林资源危机，虽然近年来我国通过大力营造人工林、高效利用现有木材资源等手段对林业资源的修复与保护小有成效，但在世界木材供应短缺的大环境下，除了上述手段，同时积极拓宽代木材料的原料来源，寻求绿色环保的废弃物资源化利用解决方案，是毫无争议的选择。因此，研究开发出工艺简单，性能优异且适用范围广的新型代木材料，对于解决我国及世界范围内林业资源危机，废弃物资源化利用，环境保护及经济发展，贯彻落实国家双碳计划都具有重要作用。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种机械性能良好，可代替包装用木质材料的生物质复合包装板材，缓解木材资源短缺的压力；本专利技术的另一目的是提供该生物质复合包装板材的制备方法。
[0004]技术方案：本专利技术的生物质复合包装板材，其制备原料按重量份包含：植物纤维 40～50份、生物质灰5～45份，污泥0～30份，胶粘剂5～13份、分散剂35～70份和水100～240 份；其中生物质灰为垃圾焚烧飞灰和/或污泥焚烧飞灰；污泥为经过全灭活和全杀菌的无害污泥；植物纤维的长度为0.5～4mm。
[0005]所述生物质灰的主要成分包括氧化硅、氧化铝、氧化铁等其他金属氧化物，以及一些硫酸盐等盐类物质，其表面不规则，具有多孔结构和Al、Si等活性位能，对纤维有很强的亲和力，吸附性能良好。将生物质灰与植物纤维混合，共同制备复合材料，生物质灰的添加有益于板材强度增强。污泥的添加，会降低板材的强度，但是控制生物质灰和污泥的添加总量上限为50％(占板材原料中除分散剂和水外的总质量的百分数)，可控制板材的机械强度，从而提高废弃资源利用率，大量保护碳汇资源，降低产品碳排放。
[0006]所述包装板材的抗压强度为7～20MPa，抗弯强度为11～17MPa。根据国标《GB/T7284
‑
2016框架木箱》，木材的许用抗弯强度需达到11MPa，抗压强度需达到7MPa。本专利技术的板材抗压强度和抗弯强度均达到标准，机械性能优异。
[0007]所述植物纤维在板材中起到骨架作用，纤维过长易团聚，纤维过短则不能形成良好交叉搭接效果，从而降低板材强度。常见植物纤维有木纤维、果叶纤维、秸秆纤维、废纸纤维、二次植物纤维、木屑等。优选的，植物纤维为木纤维、秸秆纤维、二次植物纤维中的任意一种或多种组合。
[0008]所述生物质灰和污泥的颗粒粒径10～100μm。在板材中，生物质灰和污泥颗粒附着在纤维上，生物质灰和污泥颗粒过小易流失，颗粒过大则会破坏植物纤维骨架成型，降低板材性能。
[0009]所述无害污泥为经热化学法、湿式氧化法或厌氧消化法处理后形成的全灭活、全杀菌的无害化市政污泥、造纸污泥、化工污泥、工业污泥、医药污泥、印染污泥、油泥、河道淤泥、制药残渣、酒糟等。
[0010]所述胶粘剂的作用为连接生物质灰、污泥颗粒与植物纤维。常见的胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、异氰酸酯(MDI)胶、大豆蛋白胶、苯丙乳液、聚乙烯醇等。优选的，胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯(MDI)胶、大豆蛋白胶中的任意一种或多种组合。
[0011]所述分散剂为丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯、酰胺类、乙酸甲酯、乙酸乙酯中的任意一种或多种的组合，其主要作用是溶解胶粘剂。
[0012]本专利技术的生物质复合包装板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013](1)将纤维浸加水制得纤维浆料；
[0014](2)用分散剂将胶粘剂溶解，然后加入生物质灰或生物质灰和污泥，搅拌至形成均匀分散液；
[0015](3)向步骤(1)制备的纤维浆料中加入步骤(2)制备的均匀分散液，搅拌混合均匀制得混合浆料；
[0016](4)将混合浆料在模具中铺装预压，热压成型后降温脱模制得生物质复合包装板材，其中热压成型过程的温度120～210℃，压力3～6MPa，时间15～25min；
[0017]所述步骤(4)中，烘干温度120～180℃。
[0018]专利技术机理：生物质灰的主要成分包括氧化硅、氧化铝、氧化铁等其他金属氧化物，及一些硫酸盐等盐类物质，其表面不规则，具有多孔结构和Al、Si等活性位能，对纤维有很强的亲和力，吸附性能良好。因此，将生物质灰与植物纤维混合，共同制备复合材料，生物质灰的添加有益于板材强度增强。板材平面呈网状分布，纤维上均匀附着有生物质灰颗粒；截面为层状分布，层间通过胶粘剂连接，大量生物质灰均匀附着在层间纤维连接处，颗粒与纤维间具有良好的吸附与连接，使得生物质复合板材具有良好的抗弯和抗压特性，在满足国标要求的前提下，可以替代木材使用，降低成本。
[0019]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)该板材利用了废弃资源生物质灰，增强了板材抗压和抗弯强度，可替代包装用木质材料，缓解木资源短缺现状，加入污泥，提高废弃资源利用率，大量保护碳汇资源，降低产品碳排放；(2)该板材抗压强度为7～20MPa，抗弯强度为11～17MPa，机械性能良好；(3)该板材制造成本低、物料来源广、原料无污染，环保可降解，具有经济效益和环境效益；(4)该制备方法简单，易于工业化。
附图说明
[0020]图1为实施例2生物质灰的XRD图谱；
[0021]图2为实施例2生物质灰的微观形貌图；
[0022]图3为实施例2制备的生物质复合板材的平面SEM图；
[0023]图4为实施例2制备的生物质复合板材的截面SEM图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]本专利技术的生物质复合包装板材，其制备原料按重量份包含：木纤维(植物纤维)50 份、垃圾焚烧飞灰(生物质灰)31份，环氧树脂(胶粘剂)9份、丙酮和乙醇的混合物 (分散剂)60份和水180份；植物纤维的长度为0.5mm；垃圾焚烧飞灰的颗粒粒径为 10μm。
[0027]本专利技术的生物质复合包装板材制备方法包括以下步骤：
[0028](1)将植物纤维浸泡破碎处理，加入水制得纤维浆料；
[0029](2)用分散剂将胶粘剂溶解，然后加入生物质灰，搅拌至形成均匀分散液；
[0030](3)向步骤(1)制备的纤维浆料中加入步骤(2)制备的均匀分散液，搅拌混合均匀制得混合浆料；
[0031](4)将混合浆料在模具中铺装预压，在120℃、3MPa下热压25min成型，然后降温脱模，120℃烘干制得生物质复合包装板材。
[0032]实施例2
[0033]本专利技术的生物质复合包装板材，其制备原料按重量份包含：秸秆纤维(植物纤维) 45份、垃圾焚烧飞灰和污泥焚烧飞灰(生物质灰)45份，市本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质复合包装板材，其特征在于，其制备原料按重量份包含：植物纤维40～50份、生物质灰5～45份，污泥0～30份，胶粘剂5～13份、分散剂35～70份和水100～240份；其中生物质灰为垃圾焚烧飞灰和/或污泥焚烧飞灰；污泥为经过全灭活和全杀菌的无害污泥；植物纤维的长度为0.5～4mm。2.根据权利要求1所述的生物质复合包装板材，其特征在于，所述包装板材的抗压强度为7～20MPa，抗弯强度为11～17MPa。3.根据权利要求1所述的生物质复合包装板材，其特征在于，所述生物质灰和污泥的颗粒粒径为10～100μm。4.根据权利要求1所述的生物质复合包装板材，其特征在于，所述植物纤维为木纤维、秸秆纤维、二次植物纤维中的任意一种或多种组合。5.根据权利要求1所述的生物质复合包装板材，其特征在于，所述胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯胶、大豆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙昊，范吕慧，朱敏璋，卫灵君，史云青，郭红梅，杜鸣，王海建，钱傲冉，
申请(专利权)人：昆山新昆生物能源热电有限公司，
类型：发明
国别省市：