[發(fā)明專利]一種麥稈表面處理及接枝改性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310374887.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN103435759A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱鳳仙;蔣艷;徐吉成;榮新山;楊冬亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F289/00
• 分類號(hào): C08F289/00;B27K9/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 談敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)作物秸稈處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及秸稈表面處理，尤其涉及一種麥稈表面處理及接枝改性的方法。

技術(shù)背景

當(dāng)前在世界范圍內(nèi)，森林資源呈現(xiàn)明顯減少的趨勢(shì)，木材供應(yīng)短缺。中國(guó)是一個(gè)少林國(guó)家，人均森林面積僅為0.112km²，人均森林蓄積量0.12m³，遠(yuǎn)低于目前0.65m³的世界人均水平。森林資源的可持續(xù)發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。為了保護(hù)森林,同時(shí)又要保證社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，人們?cè)跇O力尋找各種各樣的代木材料。在諸多代木材料中，最受人們歡迎同時(shí)與木材性能極為相近的材料是農(nóng)作物秸稈，其中麥稈的年產(chǎn)量居眾多農(nóng)作物秸稈之前列。目前，麥稈除極少部分用作工業(yè)原料如造紙或秸稈還田外，絕大部分都被燒掉或廢棄，造成很大的環(huán)境污染。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)億噸，這是一種巨大的可再生資源。如何將該農(nóng)業(yè)上的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，探索秸稈綜合利用的有效途徑，已日益受到關(guān)注。從可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略分析，要解決農(nóng)作物秸稈的綜合利用，其根本出路在于農(nóng)作物秸稈的工業(yè)化利用，不僅可以滿足生產(chǎn)和生活的需要，同時(shí)也節(jié)約了木材，保護(hù)了環(huán)境。

雖然麥秸的主要成分為纖維素、半纖維和木素，但其結(jié)構(gòu)疏松、纖維細(xì)胞含量(60%)低于木材(75%-98%)、溶液抽提物含量較高、灰分大、麥稈纖維原料本身雜質(zhì)含量高、表面活性較木材纖維低，其本身強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于木材，在膠接過程中易引起膠接不良，因此，從改變麥稈纖維表面活性入手，對(duì)麥稈表面進(jìn)行處理，并采用化學(xué)接枝方法將具有反應(yīng)活性官能團(tuán)或極性基團(tuán)引入麥稈纖維表面，以提高其表面活性，為麥稈的工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

相關(guān)的研究主要有如下文獻(xiàn)：

林產(chǎn)工業(yè)，2001,28(3):47-49，以KMnO₄、臭氧、臭氧-Fe²⁺為引發(fā)劑，采用化學(xué)接枝的方法對(duì)麥稈纖維進(jìn)行了改性研究，并對(duì)改性前后的麥稈纖維進(jìn)行了紅外光譜分析。結(jié)果表明用臭氧-Fe²⁺引發(fā)體系進(jìn)行麥稈纖維丙烯酸接枝，在1730cm^-1附近得到的-COOH特征峰吸收強(qiáng)度要大于以KMnO₄為引發(fā)體系所得到的特征峰吸收強(qiáng)度，但該方法使用無機(jī)強(qiáng)氧化劑，對(duì)麥稈內(nèi)部的有機(jī)物及結(jié)構(gòu)具有破壞作用。

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012,28(9):171-176，為提高麥秸稈纖維與聚丙烯(PP)基體的界面結(jié)合力，采用復(fù)合處理法對(duì)麥秸稈纖維進(jìn)行表面處理：先分別用NaOH、乙酸溶液浸泡、水熱處理、蒸汽爆破和微波等方法對(duì)麥秸稈纖維進(jìn)行預(yù)處理，再?gòu)?fù)合偶聯(lián)劑法處理麥秸稈纖維；用熔融共混、模壓成型方法制備麥秸稈/廢棄PP木塑復(fù)合材料，探討了麥秸稈不同表面處理方法制備PP木塑復(fù)合材料力學(xué)性能和吸濕吸水性能。結(jié)果表明：經(jīng)復(fù)合處理的麥秸稈與PP木塑復(fù)合材料力學(xué)性能和吸濕吸水性能均優(yōu)于單純使用偶聯(lián)劑處理的麥秸稈與PP木塑復(fù)合材料；NaOH和乙酸復(fù)合處理的復(fù)合材料力學(xué)性能和抗吸濕吸水性能較好，水熱和蒸汽爆破復(fù)合處理的復(fù)合材料次之。麥秸稈經(jīng)復(fù)合處理后，表面變粗糙，秸稈纖維和PP基體的界面黏合性得到改善。但所用堿液濃度高成本不低，且蒸汽爆破和微波不利于工業(yè)化大規(guī)模使用。

專利公開號(hào)CN101508129A公開了一種改變麥稈或稻草表面潤(rùn)濕性的方法，使用酶法發(fā)酵，解決了麥稈或稻草內(nèi)外表面潤(rùn)濕性差,使用普通脲醛膠很難膠接,而使用異氰酸酯膠生產(chǎn)麥稈或稻草碎料板導(dǎo)致成本高的問題。但該方法存在反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，條件不易控制的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了去除麥秸稈表面蠟質(zhì)和硅質(zhì)，消除此類物質(zhì)不利于膠合的影響，增強(qiáng)秸稈對(duì)水的浸潤(rùn)性能，本發(fā)明公開了一種麥稈表面處理及接枝改性的方法。

一種麥稈表面處理及接枝改性的方法，包括將麥稈進(jìn)行清洗和混合堿液預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的秸稈粉碎，再加入硅烷偶聯(lián)劑和甲基丙烯酸混合接枝改性劑、乙醇和水的混合溶液進(jìn)行接枝改性。

本發(fā)明所述的麥稈表面處理及接枝改性的方法，具體包括如下步驟：

A、將麥稈用水洗凈，然后放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1～4%的氫氧化鈉和碳酸鈉的混合堿液中，于30～70℃蒸煮20～90min，所述混合堿液的用量為麥稈質(zhì)量的100～500%，優(yōu)選300%；優(yōu)選混合堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%；所述氫氧化鈉和碳酸鈉的質(zhì)量比1:9～9:1，優(yōu)選8:2；優(yōu)選蒸煮溫度50℃，優(yōu)選蒸煮時(shí)間90min；