《一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104070683A43申请公布日20141001CN104070683A21申请号201410304963022申请日20140626B29C70/4020060171申请人江南大学地址214122江苏省无锡市蠡湖大道1800号72发明人侯秀良孙芳芳张莉苏娟王津殷兰君54发明名称一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法57摘要本发明涉及一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，其包括采用蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维，并采用热压成型方法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料，蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤切割浸泡蒸汽闪爆热水清洗晾干梳理棉秆皮纤维，热压成型法制备轻型棉秆。
2、皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤作为增强体的棉秆皮纤维与作为基体的聚丙烯短纤维混合、梳理成网计算成型复合材料的材料用量预压热压冷却轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。本发明制得的棉秆皮纤维细长，木质素含量较高，与疏水性聚丙烯基质材料之间具有更好的界面粘结性，可制得轻型复合材料。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN104070683ACN104070683A1/1页21一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于采用蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维，并采用热压成型法制备厚度为35MM，体积密度为04。
3、10G/CM3棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料，包括棉秆皮纤维制备与棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料制备两个过程所述蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤1切割将棉秆皮切割成长度为1015CM的小段；2浸泡将切割好的棉秆皮置于浴比为12040的清水中，浸泡624H；3蒸汽闪爆将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使水蒸汽压强到达1535MPA，维持水蒸汽压强60240S后在00875S内瞬间闪爆；4热水清洗闪爆后的棉杆皮纤维在8090的热水中清洗12H，浴比为12040，采用孔径为20目的筛网过滤；5晾干、梳理将棉秆皮纤维在室温条件下晾干并进行梳理，得到纤维素含量为6075、细度为3550DTEX、。
4、长度为4050MM、断裂强度为2030CN/DTEX的棉秆皮纤维，所述热压成型法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤1混合、梳理成网以棉秆皮纤维为增强纤维，以聚丙烯短纤为基质材料，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合并梳理成网，所述聚丙烯短纤细度为1416旦尼尔，长度为4050MM，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤质量百分比为40606040；2计算成型复合材料的材料用量根据复合材料的体积密度0410G/CM3以及复合材料的厚度35MM、宽度、长度等尺寸，计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网的材料用量；3预压采用热压机对计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网进行预压，所述预压温度为80100，预压压力为1。
5、014MPA，预压时间为1015MIN，并将厚度为35MM的隔距块置于热压机上，以控制成型复合材料的厚度；4热压提高热压机上、下压板的温度至热压温度，所述热压温度为165175，热压压力为1014MPA，热压时间为310MIN；5冷却将热压后的复合材料进行冷却，得到厚度为35MM、体积密度为0410G/CM3棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。权利要求书CN104070683A1/4页3一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法技术领域0001本发明涉及一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，属废弃生物基材料资源化领域。背景技术0002我国是一个农业大国，水稻、小麦、玉米、高粱、棉花等是主。
6、要的农作物品种。农作物秸秆年产量高达7亿吨，列世界第一位。秸秆中主要化学成分为纤维素365385、半纤维素380388、木质素132176和灰分712。目前，这些富含纤维素的农作物秸秆主要用于制浆造纸、作饲料或饲料原料、造肥还田等，但利用率还不及50。大部分农作物秸秆都采用填埋或焚烧这两种方式处理。可是，填埋处理不仅会影响紧随其后的田间作物生长，并有增加田间病虫害的可能，而焚烧处理在排放大量的二氧化碳的同时，还会引起严重的空气污染。棉秸秆的高效利用还需要进一步的研究。0003目前，涉及棉秆皮纤维提取及制备复合材料的专利主要有1“一种棉秆皮天然纤维素纤维的制备方法”公开号CN101949064A。
7、介绍了用碱处理的方法制备棉秆皮纤维；2“一种棉秆皮纤维的生物酶脱胶方法”公开号CN101215717介绍了用果胶酶和纤维素酶对棉秆皮进行处理；3“一种棉秆皮纤维清洁脱胶方法”公开号CN101008108公开了一种蒸汽爆破与高温高压处理相结合制备棉秆皮纤维的方法；4“一种棉秆皮纤维快速脱胶方法”公开号CN101008109公开了一种蒸汽爆破与化学药品后处理相结合制备棉秆皮纤维的方法；5“一种棉秆与塑料复合材料的制备方法”公开号CN101220209A介绍了一种棉秆皮复合材料的制备方法，先将棉秆皮粉碎，然后与塑料混合得到棉秆与塑料复合材料；6“一种棉秆皮纤维复合材料的制备方法”公开号CN10292。
8、2748A，介绍了用碱处理后的棉秆皮纤维与聚丙烯复合得到棉秆皮热塑性复合材料。这些专利虽然在提取棉秆皮纤维素纤维迈进了一步，但使用了大量的化学药品造成环境污染或耗时长。且本发明中蒸汽闪爆法制得的棉秆皮纤维细长，因木质素含量较高，与疏水性聚丙烯基质材料之间具有更好的界面粘结性，可制得轻型复合材料。发明内容0004本发明的目的是提供一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，本发明所采用的蒸汽闪爆工艺试验台不同于传统的闪爆设备，其闪爆时间极短00875S。0005为达成前述目的，本发明一种轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，其具体按照以下步骤实施0006包括棉秆皮纤维的制备与复合材料的制备。
9、两个过程0007所述蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤00081切割将棉秆皮切割成长度为1015CM的小段；00092浸泡将切割好的棉秆皮置于浴比为12040的清水中，浸泡624H；00103蒸汽闪爆将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使水蒸汽压强说明书CN104070683A2/4页4到达1535MPA，维持水蒸汽压强60240S后在00875S内瞬间闪爆；00114热水清洗闪爆后的棉杆皮纤维在8090的热水中清洗12H，浴比为12040，采用孔径为20目的筛网过滤；00125晾干、梳理将棉秆皮纤维在室温条件下晾干并进行梳理，得到纤维素含量为6075、细度为3550DTEX、长度。
10、为4050MM、断裂强度为2030CN/DTEX的棉秆皮纤维，0013所述热压成型法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤00141混合、梳理成网以棉秆皮纤维为增强纤维，以聚丙烯短纤为基质材料，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合并梳理成网，所述聚丙烯短纤细度为1416旦尼尔，长度为4050MM，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤质量百分比为40606040；00152计算成型复合材料的材料用量根据轻型复合材料的体积密度0410G/CM3以及复合材料的厚度35MM、宽度、长度等尺寸，计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网的材料用量；00163预压采用热压机对计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网进行预压，所述预。
11、压温度为80100，预压压力为1014MPA，预压时间为1015MIN，并将厚度为35MM的隔距块置于热压机上，以控制成型复合材料的厚度；00174热压提高热压机上、下压板的温度至热压温度，所述热压温度为165175，热压压力为1014MPA，热压时间为310MIN；5冷却将热压后的复合材料进行冷却，得到厚度为35MM、体积密度为0410G/CM3轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。0018在以上各工序中，浸泡是为了在蒸汽闪爆过程中水蒸气更容易进入棉秆皮中，从而使棉秆皮中的半纤维素和果胶更容易去除；蒸汽闪爆主要是去除亲水性的半纤维素以及果胶，而疏水性的木质素去除的少，有助于与聚丙烯复合；热水清。
12、洗的作用主要是防止已脱出的半纤维素、木质素和果胶再次重新凝聚在一起，从而粘附在棉秆皮纤维上难以洗掉；热压工序中使用隔距块的目的是为了控制复合材料的厚度，从而达到控制复合材料体积密度的目的。0019与传统的碱处理法制备得棉秆皮纤维相比，本发明解决了现有棉秆皮纤维的制备方法耗时长和环境污染的问题，且蒸汽闪爆法制得的棉秆皮纤维细长，因木质素含量较高，与疏水性聚丙烯基质材料之间具有更好的界面粘结性，可制得轻型复合材料具体实施方式0020下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。0021本发明首先采用蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维，然后以棉秆皮纤维为增强体，以轻质热塑性材料聚丙烯为基体，经预压、热压制得轻型复合。
13、材料。0022实施例一0023棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法包括棉秆皮纤维的制备与复合材料的制备两个过程。0024所述蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤00251切割将棉秆皮切割成长度为10CM的小段；说明书CN104070683A3/4页500262浸泡将切割好的棉秆皮置于浴比为120的清水中，浸泡24H；00273蒸汽闪爆将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使水蒸汽压强15MPA，维持水蒸汽压强240S后在00875S内瞬间闪爆；00284热水清洗闪爆后的棉杆皮纤维在80的热水中清洗1H，浴比为120，采用孔径为20目的筛网过滤；00295晾干、梳理将棉秆皮纤维在室温条件。
14、下晾干并进行梳理，得到纤维素含量为63、细度为48DTEX、长度为50MM、断裂强度为23CN/DTEX的棉秆皮纤维。0030热压成型法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤00311混合、梳理成网以棉秆皮纤维为增强纤维，以聚丙烯短纤为基质材料，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合并梳理成网，所述聚丙烯短纤细度为14旦尼尔，长度为40MM，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤质量百分比为4060；00322计算成型复合材料的材料用量根据轻型复合材料的体积密度04G/CM3以及复合材料的厚度3MM、宽度、长度等尺寸，计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网的材料用量；00333预压采用热压机对计算所需棉秆皮纤维与聚。
15、丙烯短纤混合网进行预压，所述预压温度为80，预压压力为10MPA，预压时间为10MIN，并将厚度为3MM的隔距块置于热压机上，以控制成型复合材料的厚度；00344热压提高热压机上、下压板的温度至热压温度，所述热压温度为165，热压压力为10MPA，热压时间为3MIN；00355冷却将热压后的复合材料进行冷却，得到厚度为3MM、体积密度为04G/CM3轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。0036实施例二0037棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法包括棉秆皮纤维的制备与复合材料的制备两个过程。0038所述蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤00391切割将棉秆皮切割成长度为12CM的小段；0040。
16、2浸泡将切割好的棉秆皮置于浴比为130的清水中，浸泡12H；00413蒸汽闪爆将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使水蒸汽压强到达25MPA，维持水蒸汽压强120S后在00875S内瞬间闪爆；00424热水清洗闪爆后的棉杆皮纤维在85的热水中清洗2H，浴比为130，采用孔径为20目的筛网过滤；00435晾干、梳理将棉秆皮纤维在室温条件下晾干并进行梳理，得到纤维素含量为72、细度为40DTEX、长度为48MM、断裂强度为27CN/DTEX的棉秆皮纤维。0044所述热压成型法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤00451混合、梳理成网以棉秆皮纤维为增强纤维，以聚丙烯短纤为基质材。
17、料，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合并梳理成网，所述聚丙烯短纤细度为15旦尼尔，长度为45MM，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤质量百分比为5050；00462计算成型复合材料的材料用量根据轻型复合材料的体积密度06G/CM3以及复合材料的厚度4MM、宽度、长度等尺寸，计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网的材说明书CN104070683A4/4页6料用量；00473预压采用热压机对计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网进行预压，所述预压温度为90，预压压力为12MPA，预压时间为12MIN，并将厚度为4MM的隔距块置于热压机上，以控制成型复合材料的厚度；00484热压提高热压机上、下压板的温度至热压温度，所述热。
18、压温度为170，热压压力为12MPA，热压时间为5MIN；00495冷却将热压后的复合材料进行冷却，得到厚度为4MM、体积密度为06G/CM3轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。0050实施例三0051棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料的制备方法包括棉秆皮纤维的制备与复合材料的制备两个过程。0052所述蒸汽闪爆法制备棉秆皮纤维包括以下步骤00531切割将棉秆皮切割成长度为15CM的小段；00542浸泡将切割好的棉秆皮置于浴比为140的清水中，浸泡6H；00553蒸汽闪爆将浸泡后的棉杆皮装入闪爆罐中，通入饱和水蒸汽，使水蒸汽压强到达35MPA，维持水蒸汽压强60S后在00875S内瞬间闪爆；00564热。
19、水清洗闪爆后的棉杆皮纤维在8090的热水中清洗2H，浴比为140，采用孔径为20目的筛网过滤；00575晾干、梳理将棉秆皮纤维在室温条件下晾干并进行梳理，得到纤维素含量为73、细度为40DTEX、长度为40MM、断裂强度为20CN/DTEX的棉秆皮纤维。0058所述热压成型法制备轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料包括以下步骤00591混合、梳理成网以棉秆皮纤维为增强纤维，以聚丙烯短纤为基质材料，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合并梳理成网，所述聚丙烯短纤细度为16旦尼尔，长度为50MM，棉秆皮纤维与聚丙烯短纤质量百分比为6040；00602计算成型复合材料的材料用量根据轻型复合材料的体积密度10G/CM3。
20、以及复合材料的厚度5MM、宽度、长度等尺寸，计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网的材料用量；00613预压采用热压机对计算所需棉秆皮纤维与聚丙烯短纤混合网进行预压，所述预压温度为100，预压压力为14MPA，预压时间为15MIN，并将厚度为5MM的隔距块置于热压机上，以控制成型复合材料的厚度；00624热压提高热压机上、下压板的温度至热压温度，所述热压温度为175，热压压力为14MPA，热压时间为10MIN；00635冷却将热压后的复合材料进行冷却，得到厚度为5MM、体积密度为10G/CM3轻型棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料板材。0064上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。说明书CN104070683A。