[發(fā)明專利]一種原位改性植物長(zhǎng)纖維及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810865061.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN108864553B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱晨杰;張曉;應(yīng)漢杰;莊偉;唐成倫;李明;陳勇;張宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L23/06
• 分類號(hào): C08L23/06;C08L97/02;C08K3/34;C08K5/09;C08J5/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

本發(fā)明公開了一種原位改性植物長(zhǎng)纖維的制備方法，它是將木質(zhì)纖維原料粉碎、水洗后，和改性劑溶液同時(shí)輸送到雙螺旋擠壓搓絲機(jī)中，收集物料進(jìn)行保溫反應(yīng)；保溫反應(yīng)結(jié)束后，所得產(chǎn)物經(jīng)二次水洗后，即得原位改性植物長(zhǎng)纖維。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具本發(fā)明可以有效批量生產(chǎn)表面改性植物長(zhǎng)纖維，并且通過植物長(zhǎng)纖維制備增強(qiáng)型木塑復(fù)合材料，降低了生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，減少了生產(chǎn)安全隱患，提高了植物纖維與熱塑性塑料的相容性。且木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐候性都有明顯提高，這對(duì)整合木塑行業(yè)都均由積極意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種原位改性植物長(zhǎng)纖維及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

本世紀(jì)木材工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略決策之一。木塑復(fù)合材料經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)研究與應(yīng)用，木塑復(fù)合材料得到空前發(fā)展。木塑復(fù)合材料，它是由農(nóng)業(yè)秸稈及農(nóng)林加工廢棄物等植物纖維與熱塑性塑料配以特殊功能改性劑及其他助劑，經(jīng)塑料成型加工工藝制成的性能優(yōu)良的復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料綜合了植物纖維和高分子材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，能大量替代木材，可有效緩解我國(guó)森林資源貧乏、木材供應(yīng)緊缺的矛盾，同時(shí)它也解決了塑料、農(nóng)林行業(yè)廢棄資源的再生利用問題，是一種極具發(fā)展前途的低碳、綠色、可循環(huán)、可再生的材料。其主要特點(diǎn)為：原料資源化、產(chǎn)品可塑化、使用環(huán)保化、成本經(jīng)濟(jì)化、回收再生化。

從目前主流加工工藝來看，木塑生產(chǎn)過程中需要對(duì)植物纖維進(jìn)行粉化，給生產(chǎn)車間帶來了嚴(yán)重的粉塵污染，帶來了極大的安全、環(huán)保、衛(wèi)生隱患。隨著木塑使用范圍擴(kuò)大，對(duì)木塑性能的要求逐漸提高。為了提高性能，大量的增強(qiáng)劑和增強(qiáng)型纖維(玻璃纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、碳纖維)被使用。而與傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維類材料相比植物長(zhǎng)纖維等天然纖維復(fù)合材料具有價(jià)格低廉、可再生、可降解、比強(qiáng)度及比模量高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可代替常規(guī)粉體植物纖維，大幅提升木塑復(fù)合材料各項(xiàng)性能，并減少環(huán)境危害，但是由于長(zhǎng)纖維大批量均一化制備難度較大且長(zhǎng)纖維在熱加工過程中的不穩(wěn)定性使其仍未能被廣泛使用。

本發(fā)明從均一化大批量制備植物長(zhǎng)纖維入手，并通過協(xié)同原位表面改性技術(shù)，提高植物長(zhǎng)纖維與熱塑性塑料的相容性，同時(shí)選擇性分離部分植物纖維中的多糖、半纖維素等，制備表面改性植物長(zhǎng)纖維材料，改善木塑復(fù)合材料力學(xué)性能和耐候性能，提高木塑復(fù)合材料的產(chǎn)品價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種原位改性植物長(zhǎng)纖維，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的成本過高，環(huán)境危害嚴(yán)重，生產(chǎn)效率低下等問題。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述原位改性植物長(zhǎng)纖維的制備方法與應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種原位改性植物長(zhǎng)纖維的制備方法，它包括如下步驟：

將木質(zhì)纖維原料粉碎、水洗后，和改性劑溶液同時(shí)輸送到雙螺旋擠壓搓絲機(jī)中，收集物料進(jìn)行保溫反應(yīng)；保溫反應(yīng)結(jié)束后，所得產(chǎn)物經(jīng)二次水洗后，即得原位改性植物長(zhǎng)纖維。

其中，所述的木質(zhì)纖維原料為農(nóng)業(yè)秸稈和/或農(nóng)林加工廢棄物；其中，所述的農(nóng)業(yè)秸稈包括小麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈、薯類秸稈、油菜秸稈、棉花稈、葡萄藤、麻類植物和高粱秸稈，所述的農(nóng)林加工廢棄物包括甘蔗渣、廢竹片(渣)、廢木片(渣)和椰子殼。

其中，所述的粉碎是指將木質(zhì)纖維原料粉碎至長(zhǎng)度為5～30cm。

其中，所述的水洗是指用熱水洗去灰塵和蠟質(zhì)。

其中，所述的改性劑為馬來酸酐、丙烯酸、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、、鈦螯合物偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鋯酸酯偶聯(lián)劑和異氰酸酯中的任意一種或幾種的組合；所述的改性劑溶液的溶劑為水、甲醇、乙醇中的任意一種或幾種的組合，所述的改性劑溶液的溶劑濃度為5％-80％，所述的改性劑溶液的用量為植物纖維質(zhì)量的0.5％～5％。

其中，所述的保溫干燥反應(yīng)的溫度為85到130℃，保溫干燥時(shí)間為1～24小時(shí)(根據(jù)改性劑溶液濃度改變)。