[發(fā)明專利]膨脹石墨-聚醚砜-農(nóng)作物秸稈復(fù)合人造板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510249383.0
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN104845398A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋來洲;王秀麗;馮建設(shè);楊育林;吳春雷;吳海;靜海偉;霍靜波
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08K9/04;C08K7/24;B29C44/00;C09C1/46;C09C3/10;C09C3/08;C09C3/04;C08J7/00
• 代理公司: 石家莊一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 續(xù)京沙

技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及農(nóng)作物秸稈資源化利用技術(shù)，特別涉及是一種秸稈復(fù)合人造板的制備方法。

背景技術(shù)??當(dāng)前，中國森林覆蓋率占全球平均水平的2/3、人均森林面積不足世界人均占有量的1/4、人均森林蓄積量也僅占世界人均量的1/7，此外現(xiàn)有森林資源的供給量僅占需求量的40％，這樣在一定程度上加劇了木材需求與供給之間的矛盾。木材資源短缺和供給緊張的現(xiàn)狀，給人造板加工企業(yè)帶來了較為嚴(yán)重的影響。人造板企業(yè)面臨的最大難題是原料供不應(yīng)求，生產(chǎn)所用木材原料緊缺，其價(jià)格不斷攀升，給企業(yè)生產(chǎn)帶來巨大壓力。此外，近年來，造紙工業(yè)原料木漿比例呈逐年上升趨勢，繼而加劇了造紙企業(yè)和人造板加工企業(yè)之間的原料競爭。因而，合理開發(fā)木材替代產(chǎn)品、緩解木材供需矛盾迫在眉睫。與森林資源相比，農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，其主要化學(xué)組成有纖維素、半纖維素、木素，此外，其還有少量的糖、油脂物、蠟、硅、單寧、有機(jī)氮化物等物質(zhì)。農(nóng)作物秸稈中許多化學(xué)成分含量與木材基本相似，且價(jià)廉易得，是替代木材制造秸稈人造板的適宜原材料。

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)作物收獲后留下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)副產(chǎn)品，其主要包括稻秸、麥秸、玉米秸等谷類作物秸稈，大豆、綠豆等豆類秸稈，甘薯藤、馬鈴薯藤、紅薯藤等薯類秸稈，花生稈、油菜稈、芝麻稈等油科作物秸稈，以及棉花、甘蔗、麻類秸稈等。目前，農(nóng)作物秸稈主要用作畜牧業(yè)飼料、還田肥料和有機(jī)肥料、造紙?jiān)稀簤K固體燃料、食用菌栽培原料、熱解制秸稈氣原料、厭氧發(fā)酵制沼氣原料。此外，農(nóng)作物秸稈也可用以制作生物質(zhì)炭和吸水樹脂。但上述工序所用秸稈量依舊有限，致使相當(dāng)部分的農(nóng)作物秸稈被就地焚燒，造成了資源浪費(fèi)和空氣環(huán)境污染。此外，某些農(nóng)作物秸稈某些處置過程，如農(nóng)作物秸稈造紙對周邊土壤和環(huán)境水體存在較大的污染隱患。

目前，應(yīng)用農(nóng)作物秸稈制備的人造板主要有秸稈刨花板、秸稈定向板、秸稈纖維板和秸稈墻體板。以農(nóng)作物秸稈為原料，制備的人造板具有輕質(zhì)、保溫、隔音的顯著優(yōu)點(diǎn)，但其防火阻燃性差，繼而限制了其廣泛應(yīng)用。在秸稈人造板加工制作過程中，通常要進(jìn)行膠黏劑膠合和加熱擠壓成型，以提高其力學(xué)強(qiáng)度。但農(nóng)作物秸稈表面富含的蠟質(zhì)、硅和灰分組分，不利于其與脲醛樹脂、酚醛樹脂等膠粘劑膠合，致使秸稈人造板的力學(xué)強(qiáng)度低，這也是秸稈人造板得不到快速發(fā)展的原因之一。為提高秸稈與膠黏劑的膠合強(qiáng)度，通常對秸稈進(jìn)行機(jī)械粉碎、微波輻照、等離子體輻照、酸堿溶液浸泡等預(yù)處理，以降低農(nóng)作物秸稈表面的硅物質(zhì)和蠟狀物質(zhì)的含量。但上述秸稈預(yù)處理繁瑣，并且對環(huán)境存在污染。與傳統(tǒng)的酚醛、脲醛和三聚氰胺類樹脂膠黏劑相比較，異氰酸酯類膠黏劑可較好地與農(nóng)作物秸稈進(jìn)行膠合，并且異氰酸酯不含甲醛、其對秸稈含水率要求寬松，人造板加工工序?qū)Νh(huán)境污染較小。但異氰酸酯價(jià)格偏貴、且易于粘板，這在一定程度上制約了其在秸稈人造板生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。此外，生產(chǎn)過程中若吸入霧化后的異氰酸酯，會引起呼吸系統(tǒng)疾病。因此，積極革新農(nóng)作物秸稈人造板的生產(chǎn)工藝、提升其使用處置性能，擴(kuò)大其生產(chǎn)規(guī)模，是進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)作物秸稈資源化利用的重要舉措。

專利CN200710054824.7提及了一種農(nóng)作物秸稈與木材混合制造人造板的方法，首先將加工后木材與農(nóng)作物秸稈均勻混合，然后將木材與農(nóng)作物秸稈混合物用拌膠機(jī)施膠；然后對將施膠后的秸稈物料經(jīng)由鋪裝、預(yù)壓、預(yù)熱等工序，制得毛板，隨后對毛板進(jìn)行裁邊分割，得到秸稈與木材復(fù)合的人造板。采用該技術(shù)制備的人造板質(zhì)量好、力學(xué)強(qiáng)度高，但其仍然存在消耗森林木材的缺陷，并且其防火性能差。專利CN104070591A公開了一種農(nóng)作物秸稈人造板的生產(chǎn)方法，其將秸稈切斷、粉碎，得到粗料和細(xì)料，然后以粗料為芯層、細(xì)料為表層，依次經(jīng)由施膠、鋪裝、預(yù)壓、熱壓以及后處理等工序過程，制得秸稈人造板。但該專利技術(shù)實(shí)施較為繁瑣、制備成本偏高，并且制備的人造板阻燃性能差。在專利CN102343641A技術(shù)中，申請人首先將農(nóng)作物秸稈切斷干燥、并將其粉碎成粉末，之后用PVC樹脂將粉末包裹造粒，最后經(jīng)發(fā)泡、冷卻定型制得農(nóng)作物秸稈塑料復(fù)合人造板。采用該工藝制備的復(fù)合人造板力學(xué)強(qiáng)度高，但其耐火性能差。此外，粉碎工序中粉塵產(chǎn)生量大，對人體健康存在危害。此外，也有研究報(bào)道將農(nóng)作物秸稈壓制成低密度絕熱板，然后在其表面涂以水泥和石膏等阻燃無機(jī)物，制得秸稈墻體用人造板，其具有輕質(zhì)、解決、阻燃和保溫的優(yōu)點(diǎn)。但該類秸稈墻體人造板的秸稈壓制層與水泥、石膏無機(jī)層結(jié)合強(qiáng)度較低，繼而使其工程處置應(yīng)用性能差。