利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法技术

本发明专利技术公开了利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，包括：S1、将全组分农业废弃物经履带输送、震动除杂后，通过连续热压预密实化、切割、搅拌均匀得到组分A；S2、将组分A与生物质纤维组分B分别通过定量侧向喂料装置，与低熔指热塑性聚合物组分C在挤出装置中熔融复合，造粒即得。本发明专利技术直接将由废弃农膜和农作物秸秆组成的全组分农业废弃物经过简单震动除杂后，再通过热压即可得到组分A，再与生物质纤维组分B、低熔指热塑性聚合物组分C在挤出装置中熔融复合，最终实现生物质纤维含量不低于60wt%的生物质复合材料粒料的制备，且通过挤出机挤出或热压得到生物质复合材料具有明显改善的高性能。具有明显改善的高性能。具有明显改善的高性能。

【技术实现步骤摘要】
利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法


[0001]本专利技术涉及高性能生物质复合材料制造方法，特别涉及一种利用农业废弃物原态制备生物质复合粒料的方法。

技术介绍

[0002]农膜是农业生产不可或缺的生产资料。上世纪70年代，地膜覆盖技术从日本引进我国，不仅能够保水、保温、增肥、除草、保墒和抑制盐碱影响，还预防低温冻害、降低高温干旱危害，我国地膜覆盖的土地和年使用率上都是世界第一，耕地使用地膜就有3亿多亩，极大地提高了部分农作物的产量（增产30%以上）和经济效益。然而，随着地膜覆盖技术的迅速普及，大量的废弃农膜不及时回收，成为田间的“白色污染”，对农业生产构成了潜在威胁。废弃农膜依靠自然降解需要200年，破损的农膜残留在土壤中，会导致土壤结构层次发生变化，土壤的水分运送受阻，引起土壤板结，出苗率低。此外，农膜残存碎片可能会和农用秸秆、饲料混合，牛羊等家畜食用后会造成肠胃功能不良甚至死亡，同时也将微塑料颗粒带入食物链中，危害人类健康安全。如何有效解决并合理利用残留农用地膜，变废为宝，可以实现并终结解决农用地膜造成的“白色污染”问题。
[0003]回收废弃塑料农膜不仅有利于农业面源污染防治，而且有助于调整农业产业结构及减少农药和化肥使用。目前，中国塑料污染治理特别是废塑料的回收利用发展已进入瓶颈期，主要是因为高值的塑料制品能实现很好的材料化回收和利用，回收率较高，但一些低值的包装类废弃物回收困难，基本上是与生活垃圾一起进行焚烧或填埋。如果可以使更多的废塑料进入再利用环节，将有效减少初次生产过程的碳排放，提高废塑料价值。
[0004]然而，废旧农膜作为废塑料的主要门类之一，其回收利用仍存在以下问题亟需解决。首先，废弃农膜中往往含有大量秸秆残渣，以及金属、石块、沙子、土粒等杂质，现有废旧农膜回收利用技术要求将秸秆残渣及杂质先通过物理方式分离出来，粉碎、清洗后，再通过传统的热融、挤出加工方式，变成再生塑料颗粒。此过程不仅很大程度上增加回收利用成本，而且水洗等过程还会造成二次污染。其次，废弃农膜多为聚烯烃类化合物，属于热塑性高分子化合物，虽然已有研究采用废弃农膜作为聚合物基体，与植物纤维通过熔融复合制备生物质复合材料，但由于废弃农膜本身熔点低、熔指高，采用传统生物质复合材料复合加工制备方法，废弃农膜此过程中往往会粘附在螺杆或筒壁上，导致螺杆抱死，加工难度增加，最终导致所制备的生物质复合材料性能较低，不能满足应用标准。最后，现有生物质复合材料制备装置，无法解决大量堆积密度较低的生物质纤维之间形成架桥，导致喂料困难和在木塑基体中分散不均匀等问题，且由于螺杆的强剪切作用无法保持生物质纤维尺寸等问题，最终无法实现高性能生物质复合材料的制备。
[0005]现有技术中，实际上也并没有利用农业废弃物原态制备得到可用的高性能生物质复合材料的相关报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于针对现有技术的不足，提出了一种利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，由该方法制备得到的生物质复合材料粒料通过挤出机挤出或热压得到高性能生物质复合材料具有明显改善的高性能。
[0007]本专利技术所采取的技术方案如下：本专利技术的第一个方面，提供：利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，包括以下步骤：S1、将全组分农业废弃物经履带输送、震动除杂后，通过连续热压预密实化、切割、搅拌均匀得到组分A；S2、将组分A与生物质纤维组分B分别通过定量侧向喂料装置，与低熔指热塑性聚合物组分C在挤出装置中熔融复合，造粒得到生物质纤维含量不低于60wt%的生物质复合材料粒料。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述全组分农业废弃物由废弃农膜和农作物秸秆组成；所述去杂的杂质包括但不限于金属、石块、沙子、土粒中的一种或几种混合物；所述连续热压预密实化的热压温度区间为120～180
°
C，压力区间为0.1～5MPa。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述组分A是由质量分数为65～95wt%农作物秸秆纤维与质量分数为5～30wt%的农膜，以及质量分数为0～5wt%杂质组成；所述组分A中的农作物秸秆纤维的平均残留长度为1～20mm。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述生物质纤维组分B包括但不限于木粉、竹粉、稻壳粉、秸秆粉、竹纤维、麻纤维、椰壳纤维中的一种或几种混合物，或者所述生物质纤维组分B由生物质纤维和适量助剂组成。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，按重量份计，所述组分C由50～95份低熔指热塑性聚烯烃、2～50份界面相容剂、1～16份加工助剂、0～30份无机填料和0～1份颜料组成；所述低熔指热塑性聚烯烃为新料和再生料的一种或两种的混合物，所述低熔指热塑性聚烯烃的熔指（190
°
C/2.16kg）不高于1.0g/10min；和/或所述界面相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、氨基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种；和/或所述加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的至少一种，其中：所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙烯丙烯酸共聚金属盐中的至少一种；和/或所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，其中复配物中亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为60～75wt%；所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的至少一种；所述光稳定剂为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂、氢过氧化物分解剂中的至少一种；所述无机填料选自滑石粉、碳酸钙、硅灰石、高岭土、云母粉、石英粉、蒙脱土中的至少一种；
所述颜料为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属、偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮、二恶嗪等多环颜料、芳甲烷系颜料中的至少一种。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述定量侧向喂料装置选自平行双螺杆挤出机和/或锥形双螺杆挤出机中的至少一种；所述在挤出装置中熔融复合温度区间为120～200
°
C。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述挤出装置包括主体挤出装置和两个双阶强制侧向喂料装置；所述双阶强制侧向喂料装置出料口与主体挤出装置螺筒串联；其中，所述主体挤出装置和双阶强制侧向喂料装置选自平行双螺杆挤出机和/或锥形双螺杆挤出机中的至少一种。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述组分A、组分B和组分C的原料均通过失重称定量加入；和/或步骤S2中，所述组分A由靠近主体挤出装置喂料口位置进入主挤出机螺筒与组分C混合，之后在螺筒内与所述组分B混合，最后造粒得到生物质纤维含量不低于60wt%的生物质复合材料粒料。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述生物质复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将全组分农业废弃物经履带输送、震动除杂后，通过连续热压预密实化、切割、搅拌均匀得到组分A；S2、将组分A与生物质纤维组分B分别通过定量侧向喂料装置，与低熔指热塑性聚合物组分C在挤出装置中熔融复合，造粒得到生物质纤维含量不低于60wt%的高性能生物质复合材料粒料。2.根据权利要求1所述的利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，其特征在于：步骤S1中，所述全组分农业废弃物由废弃农膜和农作物秸秆组成；所述去杂的杂质包括但不限于金属、石块、沙子、土粒中的一种或几种混合物；所述连续热压预密实化的热压温度区间为120～180
°
C，压力区间为0.1～5MPa。3.根据权利要求1或2所述的利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，其特征在于：步骤S1中，所述组分A是由质量分数为65～95wt%农作物秸秆纤维与质量分数为5～30wt%的农膜，以及质量分数为0～5wt%杂质组成；所述组分A中的农作物秸秆纤维的平均残留长度为1～20mm。4.根据权利要求1所述的利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，其特征在于：步骤S2中，所述生物质纤维组分B包括但不限于木粉、竹粉、稻壳粉、秸秆粉、竹纤维、麻纤维、椰壳纤维中的一种或几种混合物，或者所述生物质纤维组分B由生物质纤维和适量助剂组成。5.根据权利要求1所述的利用农业废弃物原态制备生物质复合材料粒料的方法，其特征在于：步骤S2中，按重量份计，所述组分C由50～95份低熔指热塑性聚烯烃、2～50份界面相容剂、1～16份加工助剂、0～30份无机填料和0～1份颜料组成；所述低熔指热塑性聚烯烃为新料和再生料的一种或两种的混合物，所述低熔指热塑性聚烯烃的熔指（190
°
C/2.16kg）不高于1.0g/10min；和/或所述界面相容剂选自马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、钛酸酯、异腈酸酯、氨基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种；和/或所述加工助剂包括润滑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的至少一种，其中：所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐、乙烯丙烯酸共聚金属盐中...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧荣贤，郝笑龙，王清文，徐俊杰，周海洋，唐伟，孙理超，陈磊，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：