[發明專利]一種以原生植物生物質為原料制備高硬度環保材料的方法

有效

• 申請號: 201910826897.6
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN112442924B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張宗超;鄒春燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: D21J1/00
• 分類號: D21J1/00;D21H11/12;D21B1/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種利用堿性離子液體直接處理原生植物生物質，制備高密度堅硬生物質材料的方法。將植物生物質清洗干凈并烘干，粉碎至粒徑為20–80目。在所得的粉碎顆粒中加入5–30份質量的離子液體，加熱至50–120℃，處理約10–70小時。再用有機溶劑和水洗滌、得到粘稠漿料。將此漿料倒入模具，于25–100℃干燥，即聚合為緊致堅硬的材料，密度可達1.6g/cm³，抗彎強度達27.1MPa。原料為原生植物生物質，僅經優選的堿性離子液體處理，無需額外化學預處理，洗滌除去剩余離子液體后即可干燥聚合：干燥中施壓范圍為0?10MPa，依預處理情況可不施壓；干燥溫度小于100℃，節能減排，工藝簡易。制備中無需添加填充劑、粘結劑、輔料等，無毒無害，天然可降解，是真正意義的環保材料。

技術領域

本發明涉及一種利用不經過其他化學預處理的原生生物質制備天然可降解的全生物質材料的方法。該方法不添加填充劑、粘結劑、助劑等外加物質，制備過程可不施加外壓。

背景技術

人造生物質板材的使用有利于緩解對木材資源的依賴，目前，我國人造板材市場發展較快，各種類型的人造板應運而生。申請號為 CN201711121319的專利提出在5～50％生物質原料中加入了20～80％熱塑性塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)、10～30％其他輔料(三元乙丙橡膠、聚烯烴熱塑性彈性體、苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性體等) 以及0.5～20％助劑(馬來酸酐接枝物、硬脂酸、硅烷偶聯劑、偶氮二甲酰胺等)。將各組分混合，經雙螺桿造粒機加工切粒，獲得生物質塑料母粒；再經型材擠出機或片材機，加工制備為生物質板材和片材。CN201510413300.7提出一種新型生物質綠色代木板材，以天然纖維素為主體，加入增溶劑(馬來酸酐改性的烯類樹脂，乙烯-醋酸乙烯共聚物，松香改性樹脂其中的一種或兩種組合)，復合助劑(天然富電性礦粉、增韌劑、潤滑脫模劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟其中的一種或兩種組合)等，使高分子樹脂與纖維素結合。需要用高速混料機將所有原料混合，再用高溫造粒機形成可供擠出機用的原料離子，最后將原料離子加入到雙螺桿擠出機擠出板材。CN201610995047.5采用氯磺化聚乙烯橡膠與秸稈生物質復合制板，加入改性劑、分散劑、粘合劑，分多個步驟密煉、熱練、熱壓得到復合氯磺化聚乙烯橡膠/生物質復合板材。通過加入高分子樹脂、改性劑等改變板材的性能。本發明直接采用植物生物質，也即未經任何化學預處理的原生生物質為原料，針對生物質原料、篩選最優的堿性離子液體，處理時間、處理溫度和自縮合條件，一步法制備了高密度高硬度材料。堿性離子液體處理使得生物質產生適合收縮聚合的條件，制備中無需添加其他粘結劑、助劑等，工藝簡單，成本低廉。材料可以完全降解，不會給環境和人類帶來危害。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備天然環保、易降解、高密度、高強度的生物質板材的簡易方法。利用可回收的堿性離子液體直接處理原生植物生物質，一步法制備高密度高硬度環保材料。

本發明采取的技術步驟是:植物生物質經過清洗烘干、粉碎、再干燥、堿性離子液體預處理、有機溶劑-水洗滌，過濾分離后聚合為高密度高硬度的生物質板材。其中：

(1)粉碎：將清洗并烘干的生物質材料，粉碎至20–80目，優選30-50目顆粒，再烘干至水分＜5％。

(2)離子液體處理：在生物質粉末中加入5–30倍質量的離子液體，加熱至50–120℃，處理時間為10–70小時。

(3)洗滌：以有機溶劑-水洗滌離子液體處理后的生物質。

(4)聚合：洗滌后的粘稠漿料，倒入模具，干燥、聚合，該過程依預處理情況可不施加額外壓力(0-10MPa)。