本發明涉及環保制品,尤其涉及的是一種植物纖維樹脂預糊化合成粉、及其制備方法、應用。
背景技術:
近年來,植物纖維被廣泛應用加工制成新型環保材料,用于替代塑料、玻璃、陶瓷、木竹等制成餐具、玩具、家具、裝飾燈等制品,該環保材料廢棄后可生物降解,主要原材料是既廉價又取之不盡的可再生自然,植物纖維來源于稻殼、稻草、麥秸、玉米秸稈、棉花桿、木屑、竹屑等農產品廢棄物,其總量遠遠超過石油、煤炭、天然氣的總量。
本申請人早前申請過一件中國專利,專利名稱為一種稻殼纖維合成樹脂粉, 公開號CN102690524A,公開日2012.05.16,該合成樹脂粉的具體制備方法,先將稻殼研磨成稻殼粉,然后放入混合機,加入纖維素、淀粉和水混合均勻,然后取出冷卻成稻殼纖維粉,另外將天然樹脂和木質素放入反應釜內,再加入水攪拌均勻成漿,然后加入納米二氧化硅繼續攪拌均勻冷卻后,再加入稻殼纖維粉繼續攪拌,然后冷卻后取出,制成糊狀物料,然后直接注入閃蒸干燥機制成稻殼纖維合成樹脂粉。稻殼纖維合成樹脂粉為熱固性材料,流動性差,致使用使用該合成粉模壓成型各類產品時,成型時間耗費時間長,生產效率低下,設備稼動率低,加重企業生產成本,制約企業的快速發展。
技術實現要素:
本發明的目的在于克服上述不足,提供一種成本低廉、綠色環保、可快速模壓成型的植物纖維樹脂預糊化合成粉,還公開了植物纖維樹脂預糊化合成粉的制備方法和應用該合成粉生產的模壓制品。
為實現上述目的,本發明的技術解決方案是,一種植物纖維樹脂預糊化合成粉的制備方法,包括以下步驟,
(1)淀粉氧化:將10-30份淀粉和0.1-1份氧化鈣加入30-80份水中混合均勻,再緩慢注入5-15份氧化劑,并持續低速攪拌直至少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料,此步驟最高溫度不得超過80℃;
(2)混合植物纖維和樹脂:將50-80份植物纖維粉和10-30份天然樹脂粉于高速攪拌機中混合,在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,攪拌均勻各物料得到混合漿料;
(3)預糊化:將混合漿料放入密封容器,于70-80℃下糊化20-40分鐘直至肉眼可見稀疏分布的膠質,得到預糊化漿料;
(4)干燥:將預糊化漿料于60-75℃下烘干,再粉碎、過篩得到植物纖維樹脂預糊化合成粉;
步驟(1)-(4)各物質的份數是指重量份數。
優選的,植物纖維樹脂預糊化合成粉的含水量低于6-10wt%。
優選的,植物纖維為桔梗纖維、谷殼纖維、小麥纖維、棕櫚纖維的一種或多種。
優選的,淀粉為高蠟質淀粉、玉米淀粉、高直鏈玉米淀粉、玉米淀粉、木薯粉、馬鈴薯淀粉中的一種。
優選的,氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、高碘酸、高錳酸鉀中的一種或多種。
優選的,天然樹脂粉為阿拉伯膠粉、明膠、氫化松香的一種或多種。
本發明還公開了使用植物纖維樹脂預糊化合成粉生產的模壓制品,將植物纖維樹脂預糊化合成粉和塑化劑放入滾筒式球磨機共混,再放入模壓機模壓成型得到模壓制品,成型溫度為100℃~180℃,模壓壓力為200MPa~400MPa。
進一步的,塑化劑為甘油、山梨醇、硬脂酸、單硬脂酸甘油酯、尿素、檸檬酸中的一種或幾種混合物。
進一步的,模壓制品為餐具、廚房用具、玩具、文具、辦公器具。
通過采用上述的技術方案,本發明的有益效果是:
1、使用氧化劑氧化淀粉,可將淀粉葡萄糖單元中的仲羥基氧化,生成羰基、羧基及環形結構開裂,氧化過程中還伴隨著淀粉鏈段的解聚,從而降低了淀粉的分子量。淀粉氧化后,糊化溫度降低,糊黏度低且穩定性好、有利于淀粉的預糊化,膠黏力強有利于提升成品強度。
2、使用氧化鈣作為氧化催化劑提升了氧化速率。尤其采用雙氧水作為氧化劑,更是可以保證產生的副產物環保無污染。
3、本發明糊化在水份與溫度都處于臨界情況下進行,并且合理控制糊化時間,使糊化只先進行50%-60%,此時再控溫去除大部分水分,冷卻后部分淀粉老化、部分淀粉停留在這個階段。老化的淀粉具有高硬度可以提升產品強度,經過不完全糊化又未老化的淀粉與塑化劑結合的速度加快,從而提升成型速度。
本發明模壓成型產品的速度成型比背景技術提及的稻殼纖維合成樹脂粉成型速度快50-80%。采用本發明模壓成型的產品強度、韌性等力學性能與安全性均達到行業指標,具有很好的推廣價值,可廣泛餐具、廚房用具、玩具、裝飾材料等,對環保材料的跨越式發展具有重大的意義。
具體實施方式
下述多個實施例中涉及物質份數的統一指定為重量分數。
實施例1
使用稻殼制備植物纖維樹脂預糊化合成粉。
具體制備方法如下:
1、將10份玉米淀粉和0.1份氧化鈣加入30份水于攪拌機中混合均勻,再往攪拌機內緩慢注入5份雙氧水,注入及之后的過程都要持續低速攪拌,并保證攪拌機內最高溫度不超過80℃,直至攪拌機只有少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料。在此步驟中除要注意溫度外,還要保證攪拌機有良好的排氣性能,確保生產安全性。
2、將50份稻殼粉和10份明膠于高速攪拌機中混合,并在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,物料攪拌均勻即得到混合漿料。
3、將混合漿料放入密封容器,于80℃下糊化20分鐘,此時的預糊化漿料肉眼可見稀疏分布的膠質。
4、將預糊化漿料于60℃下烘干直至含水量低于10 wt%,先進行粉碎,再通過60目的篩子得到植物纖維樹脂預糊化合成粉。
利用上述植物纖維樹脂預糊化合成粉制備碗。
將上述植物纖維樹脂預糊化合成粉全部放入滾筒式球磨機,再添加8份山梨醇并研磨混煉2-5分鐘,然后將混煉物料放入模壓機模壓成型得到碗,成型溫度為100℃,模壓壓力為400MPa。
實施例2
使用秸稈制備植物纖維樹脂預糊化合成粉。
具體制備方法如下:
1、將30份高蠟質淀粉和1份氧化鈣加入80份水于攪拌機中混合均勻,再往攪拌機內緩慢注入15份雙氧水,注入及之后的過程都要持續低速攪拌,并保證攪拌機內最高溫度不超過80℃,直至攪拌機只有少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料。
2、將80份秸稈粉和30份氫化松香于高速攪拌機中混合,并在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,物料攪拌均勻即得到混合漿料。
3、將混合漿料放入密封容器,于70℃下糊化40分鐘,此時的預糊化漿料肉眼可見稀疏分布的膠質。
4、將預糊化漿料于65℃下烘干直至含水量低于8 wt%,先進行粉碎,再通過80目的篩子得到植物纖維樹脂預糊化合成粉。
利用上述植物纖維樹脂預糊化合成粉制備碟子。
將上述植物纖維樹脂預糊化合成粉全部放入滾筒式球磨機,再添加8份硬脂酸、2份甘油、1份檸檬酸并研磨混煉2-5分鐘,然后將混煉物料放入模壓機模壓成型得到碗,成型溫度為180℃,模壓壓力為300MPa。
實施例3
使用麥稈制備植物纖維樹脂預糊化合成粉。
具體制備方法如下:
1、將20份木薯粉和0.5份氧化鈣加入70份水于攪拌機中混合均勻,再往攪拌機內緩慢注入10份高錳酸鉀,注入及之后的過程都要持續低速攪拌,并保證攪拌機內最高溫度不超過80℃,直至攪拌機只有少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料。
2、將65份稻殼粉和20份阿拉伯膠粉于高速攪拌機中混合,并在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,物料攪拌均勻即得到混合漿料。
3、將混合漿料放入密封容器,于78℃下糊化30分鐘,此時的預糊化漿料肉眼可見稀疏分布的膠質。
4、將預糊化漿料于75℃下烘干直至含水量低于6 wt%,先進行粉碎,再通過60目的篩子得到植物纖維樹脂預糊化合成粉。
利用上述植物纖維樹脂預糊化合成粉制備玩具屋。
將上述植物纖維樹脂預糊化合成粉全部放入滾筒式球磨機,再添加3份單硬脂酸甘油酯、5份硬脂酸并研磨混煉2-5分鐘,然后將混煉物料放入模壓機模壓成型得到碗,成型溫度為150℃,模壓壓力為200MPa。
實施例4
使用稻殼制備植物纖維樹脂預糊化合成粉。
具體制備方法如下:
1、將15份馬鈴薯淀粉和0.8份氧化鈣加入80份水于攪拌機中混合均勻,再往攪拌機內緩慢注入12份雙氧水,注入及之后的過程都要持續低速攪拌,并保證攪拌機內最高溫度不超過80℃,直至攪拌機只有少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料。
2、將70份稻殼粉和25份明膠于高速攪拌機中混合,并在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,物料攪拌均勻即得到混合漿料。
3、將混合漿料放入密封容器,于76℃下糊化35分鐘,此時的預糊化漿料肉眼可見稀疏分布的膠質。
4、將預糊化漿料于62℃下烘干直至含水量低于7 wt%,先進行粉碎,再通過70目的篩子得到植物纖維樹脂預糊化合成粉。
利用上述植物纖維樹脂預糊化合成粉制備砧板。
將上述植物纖維樹脂預糊化合成粉全部放入滾筒式球磨機,再添加15份山梨醇并研磨混煉2-5分鐘,然后將混煉物料放入模壓機模壓成型得到砧板,成型溫度為130℃,模壓壓力為250MPa。
實施例5
使用稻殼制備植物纖維樹脂預糊化合成粉。
具體制備方法如下:
1、將25份玉米淀粉和0.4份氧化鈣加入55份水于攪拌機中混合均勻,再往攪拌機內緩慢注入13份雙氧水,注入及之后的過程都要持續低速攪拌,并保證攪拌機內最高溫度不超過80℃,直至攪拌機只有少量氣體排出,即可得到氧化淀粉漿料。
2、將65份稻殼粉和25份明膠于高速攪拌機中混合,并在攪拌過程中注入氧化淀粉漿料,物料攪拌均勻即得到混合漿料。
3、將混合漿料放入密封容器,于73℃下糊化32分鐘,此時的預糊化漿料肉眼可見稀疏分布的膠質。
4、將預糊化漿料于68℃下烘干直至含水量低于10 wt%,先進行粉碎,再通過60目的篩子得到植物纖維樹脂預糊化合成粉。
利用上述植物纖維樹脂預糊化合成粉制備筆筒架。
將上述植物纖維樹脂預糊化合成粉全部放入滾筒式球磨機,再添加8份山梨醇并研磨混煉2-5分鐘,然后將混煉物料放入模壓機模壓成型得到筆筒架,成型溫度為130℃,模壓壓力為350MPa。
以上所述的,僅為本發明的較佳實施例而已,不能限定本發明實施的范圍,凡是依本發明申請專利范圍所作的均等變化與裝飾,皆應仍屬于本發明涵蓋的范圍內。