CN110405900B - 以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法，该方法以木质纤维素水解制糠醛反应工艺中残余的糠醛渣为原料，经过浸泡、磨解、热压等过程制造无甲醛环保型生物板材。该生物板材性能指标已达到或超过GB/T 11718‑2009、GB/T 21723‑2008的要求，该板材的密度为0.3‑1.7g/cm3，弹性模量为14.57‑37.22MPa，塑性模量为2859‑6099MPa。该方法可以将木质纤维素制糠醛工艺中的废弃物变废为宝，板材的性能指标可比拟现有板材而且其不含甲醛、防潮，生产工艺简单又解决了木质纤维素制糠醛工艺中废弃物的环境污染问题且经济性较好。
Description
技术领域
本发明属于能源技术领域，具体涉及一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法。
背景技术
在石油资源日益枯竭及秸秆治理日趋迫切的大环境下，各国逐步加大对环境及森林资源的保护，而社会对无胶无甲醛环保型生物板材的需求却在不断加大，各国均加大对生物质及生物质化工废弃物生产环保型生物板材的研究力度，以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材正是利用木质纤维素生产糠醛的废弃物为原料制造的一种新型环保生物板材，其中各种理化指标均达到了中密度纤维板的指标要求，并且甲醛零排放及不添加任何胶粘剂，即保护了森林资源又满足了环保要求，而且具有优良的加工性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法。
本发明一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法,通过如下措施来实现：
一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法，该方法以木质纤维素制备糠醛工艺中的废弃物糠醛渣为主要原料，依次经过浸泡、磨解、预压、热压等过程制造无甲醛环保型生物板材。
所述的浸泡为将木质纤维素糠醛渣与水溶液以质量比1:0.5-1:100的比例浸泡1-50h(优选以1:5-1:15的比例)浸泡4-36h使得纤维充分软化且润胀。其中水溶液包含但不限于纯水、氯化锌水溶液、甘油水溶液及氯化镁水溶液等。
所述的磨解为先将浸泡后的木质纤维素糠醛渣浆液进行固液分离，其中固体用球磨以150-600rpm转速磨解0.5-15h(优选300-550rpm的转速磨解1-6h)；磨解后的纤维长度为0.5-30mm，液体回收再利用。
所述的预压为将磨解后的润胀木质纤维素糠醛渣均匀铺装于模具中，在1-7Mpa(优选3-6Mpa)的压力下预压制2-5min。
所述的热压方式为间歇式平压，压制条件为：压力1-10Mpa，热压温度为60-170℃，热压时间为1-15h；优选条件为：压力4-7Mpa，热压温度90-150℃，热压时间3-10h。
本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为0.3-1.7g/cm3，弹性模量为14.57-37.22MPa，塑性模量为2859-6099MPa。
本发明的优点：
本发明相比于其它技术具有如下优点：该环保型生物板材不仅在弹性模量、静曲强度、内结合强度、表面结合强度、吸水厚度膨胀率等各种性能指标上都达到或超过中密度纤维板的性能要求。而且甲醛零排放、无胶粘剂、不添加任何的化学试剂，保护生态环境，满足环保要求，增加了社会效益。
附图说明
图1为本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌；
图2为本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述，实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
实施例1
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将木质纤维素生产糠醛工艺中所残余的糠醛渣进行干燥处理，干燥后的糠醛渣(含水率<10％)与纯水以1:15(w/w)的比例浸泡4h，使得纤维充分软化且润胀。将浸泡后的糠醛渣用球磨以300rpm转速磨解1h，磨解后润胀的糠醛渣中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的糠醛渣均匀铺装于模具中，在3Mpa的压力下预压2-5min。接着在压力为4Mpa，热压温度为90℃，热压时间为3h的工况下，将磨解后的木质纤维素糠醛渣装入模具中进行压制成型。然后取出热压成型的生物板材根据用途将其裁剪成不同的尺寸。以上实例为制备环保型生物板材的工艺方法。本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌如图1所示，本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据如图2所示。本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为0.79g/cm3，弹性模量为26.76MPa，塑性模量为4953MPa。
实施例2
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将木质纤维素生产糠醛工艺中所残余的糠醛渣进行干燥处理，干燥后的糠醛渣(含水率<10％)与纯水以1:0.5(w/w)的比例浸泡50h，使得纤维充分软化且润胀。将浸泡后的糠醛渣用球磨以550rpm转速磨解6h，磨解后润胀的糠醛渣中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的糠醛渣均匀铺装于模具中，在6Mpa的压力下预压2-5min。接着在压力为7Mpa，热压温度为150℃，热压时间为10h的工况下，将磨解后的木质纤维素糠醛渣装入模具中进行压制成型。然后取出热压成型的生物板材根据用途将其裁剪成不同的尺寸。以上实例为制备环保型生物板材的工艺方法。本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌如图1所示，本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据如图2所示。本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为1.7g/cm3，弹性模量为37.22MPa，塑性模量为6099MPa。
实施例3
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将木质纤维素生产糠醛工艺中所残余的糠醛渣进行干燥处理，干燥后的糠醛渣(含水率<10％)与10wt％ZnCl2水溶液以1:5(w/w)的比例浸泡1h后，使得纤维充分软化且润胀。将浸泡后的糠醛渣用球磨以550rpm转速磨解6h，磨解后润胀的糠醛渣中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的糠醛渣均匀铺装于模具中，在3Mpa的压力下预压2-5min。接着在压力为7Mpa，热压温度为90℃，热压时间为3h的工况下，将磨解后的木质纤维素糠醛渣装入模具中进行压制成型。然后取出热压成型的生物板材根据用途将其裁剪成不同的尺寸。以上实例为制备环保型生物板材的工艺方法。本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌如图1所示，本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW‐10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据如图2所示。本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为0.65g/cm3，弹性模量为18.75MPa，塑性模量为3878MPa。
实施例4
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将木质纤维素生产糠醛工艺中所残余的糠醛渣进行干燥处理，干燥后的糠醛渣(含水率<10％)与纯水以1:10(w/w)的比例浸泡6h，使得纤维充分软化且润胀。将浸泡后的糠醛渣用球磨以500rpm转速磨解4h，磨解后润胀的糠醛渣中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的糠醛渣均匀铺装于模具中，在6Mpa的压力下预压2-5min。接着在压力为7Mpa，热压温度为120℃，热压时间为10h的工况下，将磨解后的木质纤维素糠醛渣装入模具中进行压制成型。然后取出热压成型的生物板材根据用途将其裁剪成不同的尺寸。以上实例为制备环保型生物板材的工艺方法。本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌如图1所示，本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据如图2所示。本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为1.2g/cm3，弹性模量为30.82MPa，塑性模量为5693MPa。
实施例5
下面将结合实例对本发明作进一步详述：将木质纤维素生产糠醛工艺中所残余的糠醛渣进行干燥处理，干燥后的糠醛渣(含水率<10％)与10wt％甘油水溶液以1:5(w/w)的比例浸泡3h后，使得纤维充分软化且润胀。将浸泡后的糠醛渣用球磨以550rpm转速磨解6h，磨解后润胀的糠醛渣中纤维长度为0.5-30mm。将磨解后润胀的糠醛渣均匀铺装于模具中，在3Mpa的压力下预压2-5min。接着在压力为7Mpa，热压温度为90℃，热压时间为3h的工况下，将木质纤维素磨解后的糠醛渣装入模具中进行压制成型。然后取出热压成型的生物板材根据用途将其裁剪成不同的尺寸。以上实例为制备环保型生物板材的工艺方法。本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材表观效果形貌如图1所示，本发明木质纤维素糠醛渣最终形成的生物板材在MWW-10E型人造板万能试验机上拉伸试验性能数据如图2所示。本发明以木质纤维素糠醛渣为原料制备环保型生物板材的性能指标如下：密度为0.53g/cm3，弹性模量为14.57MPa，塑性模量为2859MPa。
Claims (3)
1.一种以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法，其特征在于该方法以木质纤维素的糠醛渣为主要原料，依次经过浸泡、磨解、热压过程制造无甲醛环保型生物板材；
所述的浸泡为将木质纤维素糠醛渣与水溶液或纯水以质量比1:0.5~100的比例浸泡1-50 h，使得纤维充分软化且润胀；
所述水溶液包含氯化锌水溶液、甘油水溶液或氯化镁水溶液；
所述的磨解为先将浸泡后的木质纤维素的糠醛渣浆液进行固液分离，其中固体用球磨以150-600 rpm转速磨解0.5-15 h，磨解后的纤维长度为0.5-30 mm，液体回收再利用；为将磨解后的润胀木质纤维素的糠醛渣均匀铺装于模具中，在3-6Mpa的压力下预压制2-5 min；
所述的热压方式为间歇式平压，压力4-7 Mpa；热压温度90-150℃；热压时间3-10 h。
2.根据权利要求1所述的以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法，其特征在于所述木质纤维素的糠醛渣与水溶液优选以质量比1:5~15浸泡4-36 h。
3.根据权利要求1所述的以木质纤维素的糠醛渣为原料制备环保型生物板材的方法，其特征是固体用球磨优选以300-550 rpm转速磨解1-6 h。
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