CN103409938A - 一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型复合材料的制备方法 - Google Patents
一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型复合材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料以姜丝纤维为增强体，以聚丙烯为基体，所述复合材料预成型结构为“三明治”层状结构，上、下层以姜丝纤维为增强体、以聚丙烯短纤为基质，中间层是混合的姜渣/聚丙烯短纤维；所述制备方法包括以下工艺步骤：混合→铺层→预压→热压→冷却。本发明所得到的姜丝纤维/姜渣/聚丙烯复合材料不仅质量轻，还具有对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌较强的抗菌性和热塑性，可重复加工。本发明可有效利用生姜食品如生姜汁、生姜粉、生姜活性成分等在生姜压榨、提取等加工过程中的副产物。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质复合材料的制备方法，尤其是一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，属复合材料制备领域。
背景技术
众所周知，生姜是日常生活中必备的调味品，同时又具有药用价值。随着人们生活水平的提高，对方便食品、保健食品的需求日益提高，因此，出现了以生姜为原料，经过提取、压榨等加工过程制备生姜汁、生姜膏、生姜粉、生姜活性成分等产品。同时，生姜加工业带来了大量的副产物如姜丝纤维、姜渣等。由于这些副产物目前还难以利用，大多焚烧或成为有机肥料。研究表明，生姜具有很强的抗菌作用，申请人测试表明上述副产物姜丝纤维、姜渣等对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌作用，同时，这些主要成分为纤维素的副产物内部具有很多空隙，具有重量轻的特点。为提高具有优良性能的姜丝纤维、姜渣等副产物的利用价值，特提出本发明。
发明内容
基于目前已有资源化利用生姜加工副产物姜丝纤维、姜渣技术的缺乏以及这些副产物的优良性能，本发明提出一种简单、高效的以生姜加工副产物姜丝纤维、姜渣为原料，制备具有抗菌功能的轻型热塑性复合材料的方法。其特征在于，所述复合材料以姜丝纤维为增强体，以聚丙烯为基体，所述复合材料预成型结构为“三明治”层状结构，上、下层以姜丝纤维为增强体、以聚丙烯短纤为基质，中间层是混合的姜渣/聚丙烯短纤维；所述制备方法包括以下工艺步骤：混合→铺层→预压→热压→冷却，其中各步骤工艺特征如下：
第一步：混合
将姜丝纤维与聚丙烯短纤混合后进行梳理，所述姜丝纤维与聚丙烯短纤的质量百分比为50～65％∶35～50％，所述聚丙烯短纤细度为10～20D，所述聚丙烯短纤长度为30～50mm；将姜渣与聚丙烯短纤进行混合，所述聚丙烯短纤细度为10～20D，长度为2～8mm，所述姜渣与聚丙烯短纤的质量百分比为60～70％∶30～40％；
第二步：铺层
将混合、梳理成网的姜丝纤维/聚丙烯短纤均匀铺于上、下两层，将姜渣/聚丙烯短纤混合的材料均匀铺于中间，上层、中间层及下层质量百分比分别为20～25％∶40～50％∶20～25％；
第三步：预压
在热压机上将步骤二铺层好的混合材料进行预压，预压温度为常温～80℃，预压压力为5～10MPa，预压时间为4～10min，然后卸压；
第四步：热压
将预压后的层状材料置于热压机上进行热压，热压温度为170～195℃，压力为3～8MPa，热压时间为10～20min；
第五步：冷却
将热压后的复合材料在通循环水的冷却板上冷却得到具有抗菌性能的轻型热塑性复合材料板材。
本发明所述的姜丝纤维、姜渣为生姜食品如生姜汁、生姜粉、生姜活性成分等在生姜压榨、提取等加工过程中的副产物，所述的姜丝纤维平均长度为35～55mm，平均细度为5～10tex；所述的姜渣主要为生姜皮以及被打碎、压碎的短生姜纤维，其最长长度短于20mm。
本发明所述步骤一中两种聚丙烯均为未经过改性的普通聚丙烯短纤维，其熔点为160～168℃。
本发明所述的姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料的厚度为4～8mm。
本发明采用“三明治”层状铺层技术，一方面可以同时、全面利用姜丝纤维与姜渣，另一方面，在较长的、力学性能好的姜丝纤维的增强作用下，也可保证复合材料的机械性能。为保证复合材料质量轻、厚度厚，本发明采用长时间、小压力、高温度的热压工艺参数组合。
本发明所得到的姜丝纤维/姜渣/聚丙烯复合材料不仅质量轻，还具有对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌较强的抗菌性以及热塑性，可重复使用。本发明可有效利用生姜食品如生姜汁、生姜粉、生姜活性成分等在生姜压榨、提取等加工过程中的副产物，实现生姜全身都是宝，提高生姜的附加值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
第一步：混合
将姜丝纤维与聚丙烯短纤混合后进行梳理，所述姜丝纤维与聚丙烯短纤的质量百分比为40％∶60％，所述聚丙烯短纤细度为10D，所述聚丙烯短纤长度为30mm；将姜渣与聚丙烯短纤进行混合，所述聚丙烯短纤细度为10D，长度为2mm，所述姜渣与聚丙烯短纤的质量百分比为60％∶40％；所述姜丝纤维平均长度为35mm，平均细度为5tex；所述的姜渣主要为生姜皮以及被打碎、压碎的短生姜纤维，其最长长度短于20mm；
第二步：铺层
将混合、梳理成网的姜丝纤维/聚丙烯短纤均匀铺于上、下两层，将姜渣/聚丙烯短纤混合的材料均匀铺于中间，上层、中间层及下层质量百分比分别为20％∶60％∶20％；
第三步：预压
在热压机上将步骤二铺层好的混合材料进行预压，预压温度为80℃，预压压力为5MPa，预压时间为10min，然后卸压；
第四步：热压
将预压后的层状材料置于热压机上进行热压，热压温度为170℃，压力为8MPa，热压时间为20min；
第五步：冷却
将热压后的复合材料在通循环水的冷却板上冷却得到具有抗菌性能的轻型热塑性复合材料板材，所述板材厚度为4mm。
实施例2：一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
第一步：混合
将姜丝纤维与聚丙烯短纤混合后进行梳理，所述姜丝纤维与聚丙烯短纤的质量百分比为60％∶40％，所述聚丙烯短纤细度为20D，所述聚丙烯短纤长度为50mm；将姜渣与聚丙烯短纤进行混合，所述聚丙烯短纤细度为20D，长度为8mm，所述姜渣与聚丙烯短纤的质量百分比为70％∶30％；所述姜丝纤维平均长度为55mm，平均细度为10tex；所述的姜渣主要为生姜皮以及被打碎、压碎的短生姜纤维，其最长长度短于20mm；
第二步：铺层
将混合、梳理成网的姜丝纤维/聚丙烯短纤均匀铺于上、下两层，将姜渣/聚丙烯短纤混合的材料均匀铺于中间，上层、中间层及下层质量百分比分别为25％∶50％∶25％；
第三步：预压
在热压机上将步骤二铺层好的混合材料进行预压，预压温度为常温，预压压力为10MPa，预压时间为4min，然后卸压；
第四步：热压
将预压后的层状材料置于热压机上进行热压，热压温度为195℃，压力为3MPa，热压时间为10min；
第五步：冷却
将热压后的复合材料在通循环水的冷却板上冷却得到具有抗菌性能的轻型热塑性复合材料板材，所述板材厚度为8mm。
实施例3：一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，包括以下工艺步骤：
第一步：混合
将姜丝纤维与聚丙烯短纤混合后进行梳理，所述姜丝纤维与聚丙烯短纤的质量百分比为55％∶45％，所述聚丙烯短纤细度为15D，所述聚丙烯短纤长度为40mm；将姜渣与聚丙烯短纤进行混合，所述聚丙烯短纤细度为15D，长度为5mm，所述姜渣与聚丙烯短纤的质量百分比为65％∶35％；所述姜丝纤维平均长度为45mm，平均细度为8tex；所述的姜渣主要为生姜皮以及被打碎、压碎的短生姜纤维，其最长长度短于20mm；
第二步：铺层
将混合、梳理成网的姜丝纤维/聚丙烯短纤均匀铺于上、下两层，将姜渣/聚丙烯短纤混合的材料均匀铺于中间，上层、中间层及下层质量百分比分别为23％∶54％∶23％；
第三步：预压
在热压机上将步骤二铺层好的混合材料进行预压，预压温度为90℃，预压压力为8MPa，预压时间为6min，然后卸压；
第四步：热压
将预压后的层状材料置于热压机上进行热压，热压温度为185℃，压力为6MPa，热压时间为15min；
第五步：冷却
将热压后的复合材料在通循环水的冷却板上冷却得到具有抗菌性能的轻型热塑性复合材料板材，所述板材厚度为6mm。
Claims (4)
1.一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料以姜丝纤维为增强体，以聚丙烯为基体，所述复合材料预成型结构为“三明治”层状结构，上、下层以姜丝纤维为增强体、以聚丙烯短纤为基质，中间层是混合的姜渣/聚丙烯短纤维；所述制备方法包括以下工艺步骤：
第一步：混合
将姜丝纤维与聚丙烯短纤混合后进行梳理，所述姜丝纤维与聚丙烯短纤的质量百分比为50～60％∶40～50％，所述聚丙烯短纤细度为10～20D，长度为30～50mm；将姜渣与聚丙烯短纤进行混合，所述聚丙烯短纤细度为10～20D，长度为2～8mm，所述姜渣与聚丙烯短纤的质量百分比为60～70％∶30～40％；
第二步：铺层
将混合、梳理成网的姜丝纤维/聚丙烯短纤均匀铺于上、下两层，将姜渣/聚丙烯短纤混合的材料均匀铺于中间，上层、中间层及下层质量百分比分别为20～25％∶50～60％∶20～25％：
第三步：预压
在热压机上将步骤二铺层好的混合材料进行预压，预压温度为常温～80℃，预压压力为5～10MPa，预压时间为4～10min，然后卸压；
第四步：热压
将预压后的层状材料置于热压机上进行热压，热压温度为170～195℃，压力为3～8MPa，热压时间为10～30min；
第五步：冷却
将热压后的复合材料在通循环水的冷却板上冷却得到具有抗菌性能的轻型热塑性复合材料板材。
2.如权利要求1所述的一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述的姜丝纤维、姜渣为生姜食品如生姜汁、生姜粉、生姜活性成分等在生姜压榨、提取等加工过程中的副产物，所述的姜丝纤维平均长度为35～55mm，平均细度为5～10tex；所述的姜渣主要为生姜皮以及被打碎、压碎的短生姜纤维，其最长长度短于20mm。
3.如权利要求1所述的一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述两种聚丙烯均为未经过改性的普通聚丙烯短纤维，其熔点为160～168℃。
4.如权利要求1所述的一种姜丝纤维/姜渣/聚丙烯轻型热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料的厚度为4～8mm。
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