專利名稱：熱塑性植物纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱塑性植物纖維及其制備方法，屬于含植物纖維材料的組合物，是天然植物纖維的改性及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年植物纖維僅秸稈產(chǎn)量就有40多億噸。據(jù)聯(lián) 合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全世界作物秸稈纖維有66%直接還田或作為生活能源而被燒掉，19% 作房屋建筑材料或蔬菜生產(chǎn)覆蓋材料等，12%作為草食家畜的飼料，另有3%左右作為手工 藝業(yè)的原料。真正形成工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的秸稈纖維資源化利用技術(shù)項(xiàng)目不多。在我國(guó)約有 70%的秸稈纖維作為生活能源的燃料后還田或就地燃燒還田或直接翻入土層中還田，20% 左右作家畜的飼料，另有10%左右作為造紙工業(yè)、建筑業(yè)及手工業(yè)的原料。在全國(guó)不少地 區(qū)，大量的植物纖維沒(méi)有得到充分利用，多數(shù)在田(地)間付之一炬。這種處理方法，不但 浪費(fèi)資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。利用可再生性資源是當(dāng)前環(huán)境綠色高技術(shù)的重要 內(nèi)容，是保護(hù)環(huán)境的一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展方向，具有深遠(yuǎn)與現(xiàn)實(shí)的重要意義。植物纖維是地球上 巨大的再生性生物高分子資源。從資源的可持續(xù)利用、保護(hù)環(huán)境和生物體親和性與生物分 解性特點(diǎn)出發(fā)，人們對(duì)于能再生的植物纖維的利用寄托了很大的期望。從而植物纖維資源 化利用，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的綠色產(chǎn)品，已形成環(huán)境綠色高技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)中的熱點(diǎn)領(lǐng)域。植物纖維作為可再生資源，它的改性和利用一方面可節(jié)省大量石油資源，另一方 面可以緩解大量非降解合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，植物纖維及其改性材料廢 棄后可以在自然環(huán)境中實(shí)現(xiàn)生物量的循環(huán)。植物纖維經(jīng)熱塑改性用作熱塑填充材料、共混、 共聚材料。熱塑性植物纖維加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱 塑加工特性和力學(xué)性能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、 機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種以天然植物纖維為原料，生產(chǎn)的環(huán)境友好的 熱塑性植物纖維及其制備方法，為可再生資源植物纖維的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用服務(wù)。2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熱塑性植物纖維，它的各組分的重量份配 比為堿化植物纖維20 100，引發(fā)劑0 3，接枝單體50 300。它的制備方法是將堿化 植物纖維、引發(fā)劑、接枝單體置于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2 ；在20 40°C下攪拌反應(yīng)2 20h， 至物料呈漿狀后加入10 %的醋酸溶液中和至pH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得 固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造粒或熱壓成型。堿化植物纖維是從木材、竹材、農(nóng)作物秸稈去雜后得到的植物纖維原料，經(jīng)粉碎， 膨化后加入植物纖維重量2倍的H2S04溶液，在120°C下處理Ih ；經(jīng)過(guò)濾、清洗、干燥、 粉碎后過(guò)40目篩，得到去除木素和多縮戊糖的純凈植物纖維粉；在純凈植物纖維粉中加入 3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸漬2h，壓榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制 在50%而獲得的。引發(fā)劑選用高錳酸鉀，過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨和其它過(guò)硫酸鹽，過(guò)氧化氫、 過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化月桂酰，和其它過(guò)氧化物中的一種或兩種以上的任意組合；接枝單體可選用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸 乙烯酯，和含烯鍵的酸類或酯類中的一種或兩種以上的任意組合。將去雜后的植物纖維原料經(jīng)粉碎，膨化后加入植物纖維重量2倍的1 % H2S04溶液，在120°C下處理lh，過(guò)濾、清洗、干燥、粉碎過(guò)40目篩，得到去除木素和多縮戊糖的純凈 植物纖維粉；在純凈植物纖維粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸漬2h，壓榨擠去 多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%，即獲得堿化植物纖維；按重量比取堿化植 物纖維、引發(fā)劑、接枝單體于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，20 40°C下攪拌反應(yīng)2 20h，至物料 呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0 ；反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng) 水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。3、有益效果生物質(zhì)遍布世界各地，其資源數(shù)量龐大，形式繁多，地球上植物每年的 生產(chǎn)量就相當(dāng)于目前人類消耗礦物能的20倍，或相當(dāng)于世界現(xiàn)有人口食物能量的160倍。 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化是國(guó)際生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，石化資源的枯竭、污染促進(jìn)了生物質(zhì)高分 子材料的發(fā)展。由于生物質(zhì)高分子材料具有可再生、可降解等環(huán)境友好特性，生物質(zhì)基高分 子材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已成為全球矚目的熱點(diǎn)。本發(fā)明以植物纖維為原料，通過(guò)植物纖維 接枝共聚關(guān)鍵技術(shù)，使其分子晶型被破壞而形成無(wú)定型態(tài)，具有優(yōu)良的熱塑性。熱塑性植 物纖維加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性 能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝 和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。完全能達(dá)到發(fā)明目的。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由以下具體實(shí)施措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說(shuō)明外，均為重量份 數(shù)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。植物纖維堿化是從木材、竹材、農(nóng)作物秸稈去雜后得到的植物纖維原料，粉碎，膨 化，加入植物纖維重量2倍的H2S04溶液，在120°C下處理lh，過(guò)濾、清洗、干燥、粉碎 過(guò)40目篩，得到去除木素和多縮戊糖的純凈植物纖維粉，在純凈植物纖維粉中加入3倍的 18% NaOH溶液，在30°C下浸漬2h，壓榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%， 即獲得堿化植物纖維。實(shí)施例1 按重量比取堿化植物纖維20份，丙烯酸50份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2， 40°C下攪拌反應(yīng)6h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0，反應(yīng)液通過(guò)離心 分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出 造?；驘釅撼尚?。實(shí)施例2 按重量比取堿化植物纖維40份，過(guò)硫酸鉀1份，苯乙烯80份于反應(yīng)釜 中，同時(shí)通入N2，30°C下攪拌反應(yīng)20h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0， 反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維， 亦可再通過(guò)擠出造粒或熱壓成型。實(shí)施例3 按重量比取堿化植物纖維60份，過(guò)硫酸鈉3份，丙烯酰胺接枝單體100 份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，20°C下攪拌反應(yīng)15h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中 和至PH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性 植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚汀?br> 實(shí)施例4 按重量比取堿化植物纖維100份，過(guò)氧化氫3份，丙烯酸甲酯300份于 反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，35°C下攪拌反應(yīng)2h，至物料呈漿狀后加入10 %的醋酸溶液中和至 PH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物 纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。實(shí)施例5 按重量比取堿化植物纖維100份，過(guò)氧化苯甲酰1份，甲基丙烯酸甲酯 200份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，25°C下攪拌反應(yīng)6h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液 中和至PH7.0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑 性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。
實(shí)施例6 按重量比取堿化植物纖維80份，過(guò)氧化月桂酰1. 5份，丙烯酸丁酯150 份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，30°C下攪拌反應(yīng)20h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中 和至PH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性 植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。實(shí)施例7 按重量比取堿化植物纖維30份，高錳酸鉀0. 8份和過(guò)氧化氫引發(fā)劑0. 6 份，丙烯腈50份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，25°C下攪拌反應(yīng)12h，至物料呈漿狀后加入10% 的醋酸溶液中和至PH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干 燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚汀?shí)施例8 按重量比取堿化植物纖維50份，過(guò)硫酸鉀1. 0份和過(guò)硫酸銨1. 0份，乙 酸乙烯酯150份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，30°C下攪拌反應(yīng)14h，至物料呈漿狀后加入10% 的醋酸溶液中和至PH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干 燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚汀?shí)施例9 按重量比取堿化植物纖維60份，過(guò)氧化氫2. 0份和過(guò)氧化苯甲酰0. 5 份，丙烯酸60份和丙烯酸甲酯60份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，40°C下攪拌反應(yīng)2h，至物料 呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7.0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng) 水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。實(shí)施例10 按重量比取堿化植物纖維100份，高錳酸鉀2. 0份和過(guò)硫酸銨1. 0份， 丙烯酰胺50份和甲基丙烯酸甲酯150份于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，35°C下攪拌反應(yīng)5h，至 物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固 體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚汀?br> 權(quán)利要求
一種熱塑性植物纖維，其特征在于，它的各組分的重量份為堿化植物纖維20～100，引發(fā)劑0～3，接枝單體50～300。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱塑性植物纖維，其特征是，所述的堿化植物纖維是從木材、竹 材、農(nóng)作物秸稈去雜后得到的植物纖維原料，粉碎，膨化，加入植物纖維重量2倍的1 % H2SO4 溶液，在120°C下處理lh，過(guò)濾、清洗、干燥、粉碎過(guò)40目篩，得到去除木素和多縮戊糖的純 凈植物纖維粉，在純凈植物纖維粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸漬2h，壓榨擠 去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%而獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維，其特征是，所述的引發(fā)劑為高錳酸鉀，過(guò)硫 酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨和其它過(guò)硫酸鹽，過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化月桂酰，和其 它過(guò)氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維，其特征是，所述的接枝單體為苯乙烯、丙烯 酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯，和含烯鍵的 酸類或酯類中的一種或兩種以上的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性植物纖維制備方法，其步驟是第一步植物纖維純化，將去雜后的植物纖維原料粉碎，膨化，加入植物纖維重量2倍的 11^H2SO4溶液，在120°C下處理lh，過(guò)濾、清洗、干燥、粉碎過(guò)40目篩，得到去除木素和多縮 戊糖的純凈植物纖維粉；第二步植物纖維堿化，在純凈植物纖維粉中加入3倍的18% NaOH溶液，在30°C下浸漬 2h，壓榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50%，即獲得堿化植物纖維；第三步接枝共聚，按重量比取堿化植物纖維、引發(fā)劑、接枝單體于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入 N2, 20 40°C下攪拌反應(yīng)2 20h，至物料呈漿狀后加入10%的醋酸溶液中和至pH7. 0 ；第四步熱塑性纖維分離，反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真 空干燥得到熱塑性植物纖維，亦可再通過(guò)擠出造?；驘釅撼尚?。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱塑性植物纖維及其制備方法。它的各組分重量份為堿化植物纖維20～100，引發(fā)劑0～3，接枝單體50～300。它的制備是，將去雜后的植物纖維原料粉碎，膨化，加入其重量2倍的1％H2SO4溶液，在120℃下處理1h，過(guò)濾、清洗、干燥、粉碎過(guò)40目篩，得到純凈植物纖維粉；在純凈植物纖維粉中加入3倍的18％NaOH溶液，在30℃下浸漬2h，壓榨擠去多余的堿液，使植物纖維中含堿液控制在50％，即獲得堿化植物纖維；按重量比取堿化植物纖維、引發(fā)劑、接枝單體于反應(yīng)釜中，同時(shí)通入N2，20～40℃下攪拌反應(yīng)2～20h，至物料呈漿狀后加入10％的醋酸溶液中和至pH7.0；反應(yīng)液通過(guò)離心分離去除溶液，所得固體經(jīng)水洗至中性后真空干燥得產(chǎn)品。
文檔編號(hào)D06M14/04GK101824751SQ200910058519
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者徐東, 羅學(xué)剛 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)