一种具有完全降解性的环保复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有完全降解性的环保复合材料及制备方法。这种环保复合材料由农作物及草等植物的秸秆、种壳、茎、叶与环保粘接剂、混合媒介为原料通过热压法制成。秸秆、种壳、茎、叶是复合材料的主体成分，质量百分含量为50%~90%。制备环保复合材料时，首先将植物原料进行干燥处理，使原料中的水含量在5%以下，然后依次进行短切、搅拌式剪切、与混合媒介混合、与粘接剂混合、热压、后处理等步骤实现，生产过程简洁，无污染物排放，密闭体系操作，无粉尘污染，每个步骤都具有较高的生产效率。所制备的环保复合材料可用于制造玩具、家具、容器、内包装箱、复合式食品包装盒的支撑部分、室内装修及装饰材料、建筑物内广告材料等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环保复合材料及制备方法，特别涉及。
技术介绍
资源短缺与环境污染是经济社会发展过程中的副产物。随着经济发展步伐的不断加快，资源短缺和环境污染也在不断加剧，已经成为经济社会发展的绊脚石。资源短缺提高了发展的成本；环境污染损害了空气资源、水资源、土壤资源，并进而损害了人类的健康和正常的社会生活。资源短缺和环境污染已成为摆在世界各国，尤其是发展中国家面前的严峻问题。在此情况下，充分利用可再生资源，开发环境友好型、资源节约型的工艺及产品成为科学及工程
的研究热点。植物资源是一种重要的可再生资源，“野火烧不尽，春风吹又生”的诗句是植物资源可再生性的鲜明写照。植物的秸杆支撑植物生长，植物的叶子伸展在空中进行光合作用，植物的种壳包裹并保护着植物的种子。植物的这些部分在生长过程中就体现出了较好的力学性能，从而起到支撑和保护的作用，也预示着植物的秸杆、茎叶、种壳在材料制造中具有重要的应用前景。尽管植物资源的种类多样，数量庞大，然而这些植物资源在当前的利用率并不高，相当一部分秸杆、野草、人工植被修剪物在田间被烧掉，既污染了空气，又浪费了资源。如果将这些植物资源进行有效利用，则将起到缓解能源及资源短缺，减轻污染，减少温室气体排放，提高产品的生物安全性和环境安全性，保护人体健康的作用。以植物秸 杆、茎叶、种壳为原料制备复合材料已有一些报道，但是存在植物资源利用种类不广泛、只利用植物的部分器官、原料加工处理要求高、制备工艺繁琐、配料成分复杂、植物原料往往作为填料使用、植物原料在复合材料中所占比例偏低、与不可降解高分子材料复合而使得降解性不充分等问题。针对上述问题，本专利技术在系统研究的基础上，探索出了一种具有完全降解性的新型环保复合材料及其简洁高效无污染的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有完全降解性的环保复合材料配方及其制备方法。所述的具有完全降解性的环保复合材料具有如下特点:主要由植物原料构成，一方面提高了植物原料的利用率，另一方面也赋予所制备的复合材料以更高的生物安全性，并降低了材料的成本；植物的秸杆、茎叶、种壳乃至根均可作为本专利技术所述环保复合材料的原料，植物的整体利用率大幅提高；植物的种类不仅包括农作物，还包括田间杂草、野草、水生杂草、人工栽培植被等类型，植物的种类利用率覆盖更全面；制备复合材料时所使用的粘接剂为生物高分子或衍生型生物高分子，具有植物同源性和可降解性；植物原料和粘接剂通过环境友好型媒介物实现混合，同时在媒介物的作用及热压作用下实现粘接剂在植物原料表面的铺展、润湿和粘接作用。本专利技术所述的具有完全降解性的环保复合材料的制备方法具有如下特点:工艺过程简洁，易于规模操作，生产效率高；原料处理及混料在密闭体系中进行，防止粉尘污染；生产温度较低，减少植物原料在热作用下的破坏，防止材料性能下降，防止热解产物的产生及生产环境的空气污染；脱模方法可靠有效，不仅保护材料免于机械损伤，相反成为材料的一部分，增强复合材料的性能。本专利技术通过以下技术方案实现:一种具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于由植物的秸杆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物及粘接剂、混合媒介物为原料制 成，其中，植物的秸杆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物为复合材料的主体成分，重量百分比为50%-90%。其中所述的植物类型非常广泛，包括稻、麦、玉米、棉花、大豆、芝麻、甜菜等农作物及各种水生及陆生、野生及栽种的草类； 所述的粘接剂主要成分是淀粉或乙酸酯淀粉； 所述的粘接剂可以是以淀粉为主，搭配使用纤维素、羧甲基纤维素其中的任意一种或两种的混合物；或是以乙酸酯淀粉为主，搭配使用纤维素、羧甲基纤维素其中的任意一种或两种的混合物；当使用淀粉或乙酸酯淀粉搭配使用纤维素、羧甲基纤维素其中的任意一种或两种的混合物作为粘接剂时，淀粉或乙Ife酷淀粉为王体，淀粉或乙Ife酷淀粉在粘接剂中的重量百分比为509^100%，纤维素及其改性物为辅助成分。所用的混合媒介为水或淀粉的水溶液或羧甲基纤维素的水溶液； 本专利技术还提供了一种制备上述具有完全降解性的环保复合材料的方法，包括下列步骤: 51、将植物原料进行干燥处理，使原料中的水含量在5%以下，然后进行短切； 52、将短切的植物原料进行搅拌式剪切； 53、将剪切的原料与混合媒介物均匀混合； 54、将S3的产物与粘接剂均匀混合； 55、将S4的产物进行热压制得具有完全降解性的环保复合材料。在步骤SI中，将植物原料短切为lmnTl5cm的短切物；在步骤S2中，剪切的时间为Imin Ih0在步骤S3中，剪切的原料是指剪切后的所有物料，也可以是筛分后的粉末或筛出粉末后剩余的物料分别使用；混合媒介物的用量为每100克植物原料使用10ml-50ml媒介物。在步骤S5中，热压时间为7mirT2h，热压温度为110°C 200°C，热压压力为6MPa lOOMPa。脱模采用的脱模剂为纸和植物油。本专利技术所使用的粘接剂有三个特点，第一个特点是粘接材料属于高分子物质，链增长的过程在复合材料制备之前已经完成，而不像使用液态树脂那样是在复合材料制备过程中完成的，这样就使得复合材料的具有更高的尺寸性，防止了固化过程的存在对材料的热影响，提高了材料的生产效率；无需使用有机溶剂，减轻了生产过程中的污染，有利于保护现场操作工人的身体健康；所制备的复合材料的降解形式主要为水解，无水则基本不降解，解决了制品应用与降解之间的矛盾；不使用有机溶剂，不残留和释放有害易挥发污染物，提高了制品的安全性，有利于保护使用者的身体健康。第二个特点是粘接剂与植物原料具有结构相似性、化学相容性，无需外加偶联剂，简化了复合材料的配方，提高了复合材料的安全性；第三个特点是粘接材料且是天然高分子物质或改性的天然高分子物质，也属于可再生资源，来源方便，价格便宜，一方面确保了整个复合材料的降解性和生物安全性，另一方面也降低了复合材料的制造成本。由于本专利技术所述的复合材料基本是由植物原料和来源于植物的粘接材料构成，因此使用过程中无毒无害，在合适的使用条件下具有一定的耐久性，而用后废弃在环境中则易于降解，且具有完全的降解性，降解产物可以重新参与到自然循环中去，不会对环境造成污染和代谢负担，不会像来源于石油、天然气等不可再生资源的材料那样造成白色污染，燃烧后又增加了空气中温室气体和有害气体的含量。为了实现粘接剂与植物原料的良好混合，本专利技术使用了水、生物高分子的水溶液、生物高分子衍生物的水溶液作为混合媒介。首先让液体混合媒介物与植物原料混合，实现混合媒介物在植物原料表面的分布，从而具有对粘接材料的吸附能力，然后再使表面分布了混合媒介物的植物原料与粘接剂混合。采用液态混合媒介物能够使植物原料和粘接剂实现均匀混合，防止在混合过程中分层；能够降低植物原料的流动性，增加植物原料的可塑性和保形性，使得装模过程容易进行；如果使用溶液作为混合媒介物，则溶液中的溶质成分还具有对复合材料改性和表面涂覆的效果。本专利技术所述的具有完全降解性的环保复合材料的制备方法采用了热压法，与挤出法相比，生产效率更高，操作更简便。同时 ，由于使用了液态混合媒介物，热压过程具有水热加工的特点。水热状态下，粘接剂更容易塑化，并实现植物原料之间的粘合，消除植物原料表面的蜡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，由植物的秸秆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物及粘接剂、混合媒介为原料制成，其中，植物的秸秆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物为复合材料的主体成分，重量百分比为50%?90%。

【技术特征摘要】
1.一种具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，由植物的秸杆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物及粘接剂、混合媒介为原料制成，其中，植物的秸杆、种壳、茎、叶其中的任意一种或两种以上混合物为复合材料的主体成分，重量百分比为50%-90%。2.根据权利要求1所述的一种具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，所述的植物为稻、麦、玉米、棉花、大豆、芝麻、甜菜等农作物及各种水生、陆生、野生及栽种的草类。3.根据权利要求1所述的具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，所述粘接剂主要成分为淀粉或乙酸酯淀粉。4.根据权利要求3所述的具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，所述粘接剂是以淀粉或乙酸酯淀粉为主，搭配使用纤维素、羧甲基纤维素其中的任意一种或两种的混合物，其中淀粉或乙酸酯淀粉在粘接剂中的重量百分比为50%-100%。5.根据权利要求1所述的具有完全降解性的环保复合材料，其特征在于，所用的混合媒介为水或淀粉的水溶液或羧甲基纤维素的水溶液。6.一种制备权利要求1至5任一权利要求所述的具有完全降...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传保，曾湘晖，尹健美，刘利江，
申请(专利权)人：九江学院，
类型：发明
国别省市：