CN109233315A - 一种植物纤维复合天然矿粉环保材料及其制备方法 - Google Patents

一种植物纤维复合天然矿粉环保材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，减少了多种添加剂如色素添加剂、粘合剂和增塑剂的使用量。通过植物纤维混合粉末和天然矿粉等天然原料自身的作用，达到减少色素添加剂、增稠、增速的效果，同时也是得到的环保材料具有显著的保健作用。本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，先将植物纤维和天然矿石粉碎、细化，将得到的植物纤维粉末按需求混合成植物纤维混合粉与天然矿粉混匀后，加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，形成粘稠状合成原料，经密封烘干后，得到本发明的环保材料。

Description

一种植物纤维复合天然矿粉环保材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种植物纤维复合天然矿粉环保材料及其制备方法。
背景技术
植物纤维材料来源于农作物秸秆和快速再生植物，是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源。以植物纤维制作环保材料是对废弃物或低价值资源的开发再利用：将植物废料收集起来经过消毒粉碎碾磨，结合现代工艺，可精制成环保材料，天然无毒，安全环保，且节约资源，可以部分替代塑料、玻璃、陶瓷等制品，节约石油资源和能耗。
但是，利用植物纤维材料制备环保材料的工艺中，大多添加了过多添加剂，以达到强度等使用性能要求，与天然环保的初衷和理念背道而驰。公开号为CN102690524A的专利中对一种稻壳纤维合成树脂粉的制作工艺进行说明，其方法中使用了15-35％的天然树脂及后续的5-15％的二氧化硅，添加剂使用占比较大，对产品环保性有一定影响，同时其仅对稻壳纤维一种材料进行生产，原材料单一，工艺复杂，添加剂使用过多。公开号为CN102794803B的专利中对植物纤维复合餐具的制造方法进行公开，其方法中使用改性剂、颜料、抗氧剂、光泽剂等一定比例的添加剂，对产品的环保性有一定影响。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的是提供一种植物纤维制备环保材料的方法，对制作方法和工艺进行重新设计，在保证产品使用性能的前提下，最大限度地减少使用或不使用添加剂，以提升产品的环保性能，同时降低生产成本。
本发明的技术方案为：
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：65-80％植物纤维混合粉、5-20％天然矿粉、11-20％稳定剂、1-4％增稠剂和1-4％增塑剂。
根据本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述植物纤维混合粉为棕榈、椰树、稻壳、秸秆、玉米棒芯、棉花杆、木屑、竹屑、椰壳、咖啡壳、稻草中任意几种的混合粉。本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料根据后期环保产品演示的倾向性优选接近产品颜色的天然植物纤维，减少色素添加剂的使用，如产品颜色较深，则将咖啡壳制成的粉末占比提高。
根据本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述天然矿粉优选石质疏松易碎化细化的环保天才矿石材料，具体优选为电气石或麦饭石，最优选麦饭石。
所述天然矿粉尤其是麦饭石的加入可以产生很多有益效果：
1、减少粘合剂的使用。加入麦饭石粉末，利用天然矿石的多孔性，吸附能力强，将植物纤维混合粉通过空隙粘合在一起，增强了所述环保材料制备过程中所需的粘合性和可塑性，减少粘合剂等化学物质的使用。
2、减少色素添加剂的使用。麦饭石以青色、黄色为主，可增加产品颜色种类，减少色素添加剂的使用。
3、减少增塑剂的使用。通过加入麦饭石，可以使产品硬度增加，达到增塑剂的部分效果，减少增塑剂的使用量。
4、保健作用。麦饭石用水浸泡后，可以容出钾、钠、钙、镁、硅、猛、钛、磷等人体所必需的近20种元素和矿物质，可达到矿泉水的标准。长期饮用可增强肌体的免疫功能，提高身体抗感染能力。饮用麦饭石水，可以调节机体的新陈代谢，有健胃、利尿、保肝和防衰老作用。
根据本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述稳定剂为氧化淀粉。所述氧化淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉经双氧水氧化而成的氧化淀粉浆料。淀粉经双氧水氧化后，分子量下降，不仅具有增稠、粘合的作用，还能使制备过程中的合成原料稳定性显著增强。
根据本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述增稠剂为***胶粉、海藻酸钠和瓜尔胶中的一种，优选***胶。
根据本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三丁酯和环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯中的一种，优选乙酰柠檬酸三丁酯。
本发明提供所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将植物纤维混合粉与天然矿粉混合均匀，得到第一混合粉；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
所述植物纤维复合天然矿粉环保材料经150-180℃高温定型4-5min后，由模压机在180-250MPa高压冲击4-5min制成玩具、文具、家具、餐具等环保材料产品。
以上制备方法中，限定步骤(1)和(2)中高速搅拌温度均为50-60℃，经试验，在以上温度条件下，混合各原料，植物纤维和天然矿粉的渗透结合效果最好，且在该温度下，植物纤维混合粉和天然矿石粉的混合物与氧化淀粉浆料反应的增稠效果最好，最终环保材料的成型和粘合性最好。
根据本发明植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，在步骤(1)中，搅拌转速为600-1000r/min，搅拌温度控制在50-60℃，搅拌时间为10-15min。
根据本发明植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，在步骤(3)中，烘干温度为50-60℃，烘干时间为10-20min。
本发明的有益效果为：
本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料，减少了多种添加剂如色素添加剂、粘合剂和增塑剂的使用量。通过植物纤维混合粉末和天然矿粉等天然原料自身的作用，达到减少色素添加剂、增稠、增速的效果，同时也是得到的环保材料具有显著的保健作用。
本发明的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，先将植物纤维和天然矿石粉碎、细化，将得到的植物纤维粉末按需求混合成植物纤维混合粉与天然矿粉混匀后，加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，形成粘稠状合成原料，经密封烘干后，得到本发明的环保材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％稻壳粉、20％秸秆粉、15％椰壳粉、20％青色麦饭石、11％稳定剂、2％增稠剂和2％增塑剂；稻壳粉、秸秆粉和椰壳粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为***胶粉，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉青色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为800r/min，搅拌温度控制在60℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为60℃，烘干时间为10min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将所述环保材料原料粉在150℃高温下经5分钟定型后，由模压机在200MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成餐盘，颜色偏于青灰色。
实施例2
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：15％稻壳粉、10％秸秆粉、45％咖啡壳粉、青色麦饭石15％、11％稳定剂、2％增稠剂和2％增塑剂；稻壳粉、秸秆粉和咖啡壳粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为***胶粉，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉青色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为800r/min，搅拌温度控制在60℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为60℃，烘干时间为10min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在170℃高温下经4分钟定型后，由模压机在180MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成饭盒，颜色偏于褐色。
实施例3
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％稻壳粉、30％秸秆粉、20％椰壳粉、青色麦饭石5％、11％稳定剂、2％增稠剂和2％增塑剂；稻壳粉、秸秆粉和椰壳粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为***胶粉，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉青色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为800r/min，搅拌温度控制在60℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为60℃，烘干时间为10min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在180℃高温下经4分钟定型后，由模压机在250MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成水杯，颜色偏于灰色。
实施例4
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％玉米棒芯粉、20％竹屑粉、16％椰壳粉、10％黄色麦饭石、20％稳定剂、2％增稠剂和2％增塑剂；玉米棒芯粉、竹屑粉和椰壳粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为***胶粉，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉黄色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为800r/min，搅拌温度控制在60℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为60℃，烘干时间为10min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在180℃高温下经4分钟定型后，由模压机在250MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成汽车模型玩具，颜色偏于黄色。
实施例5
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％木屑粉、20％玉米棒芯粉、15％稻草粉、20％黄色麦饭石、11％稳定剂、2％增稠剂和2％增塑剂；玉米棒芯粉、木屑粉和稻草粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为***胶粉，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉青色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为1000r/min，搅拌温度控制在40℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为40℃，烘干时间为20min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在150℃高温下经5分钟定型后，由模压机在200MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成菜板，颜色偏于黄色。
实施例6
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％木屑粉、20％棕榈粉、15％稻草粉、15％黑色电气石、15％稳定剂、1％增稠剂和4％增塑剂；棕榈粉、木屑粉和稻草粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为海藻酸钠，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述的植物纤维混合粉与天然矿粉黑色电气石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为600r/min，搅拌温度控制在50℃，搅拌时间为12min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为50℃，烘干时间为15min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在150℃高温下经5分钟定型后，由模压机在240MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成饭盒，颜色偏于黑褐色。
实施例7
本发明提供一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：30％秸秆粉、20％棉花杆粉、15％椰树粉、15％黄色麦饭石、15％稳定剂、4％增稠剂和1％增塑剂；秸秆粉、棉花杆粉和椰树粉混合为植物纤维混合粉；
所述稳定剂为氧化淀粉，所述增稠剂为瓜尔胶，所述增塑剂为环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯。
所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述植物纤维混合粉与天然矿粉黄色麦饭石混合，加入高温高速搅拌机中搅拌均匀，得到第一混合粉；搅拌转速为800r/min，搅拌温度控制在60℃，搅拌时间为15min；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，烘干温度依据合成原料的粘稠程度设为50℃，烘干时间为15min，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
最后将环保材料原料粉在150℃高温下经5分钟定型后，由模压机在240MPa高压下4分钟冲击形成环保材料制成饭盒，颜色偏于黄色。
实施例1与实施例2区别在于植物纤维粉混合物与麦饭石天然矿粉成分、比例不同，在环保材料原料粉加工成品过程中温度与压力、时间因原材料不同而略有调整。从两个实施例结果来看，产品性能差别不大，仅因混合物的比例不同使得成品颜色相差较大。
实施例3与实施例1区别在于，实施例3大幅降低了天然矿粉青色麦饭石的使用量，相应增加了植物纤维混合物粉的使用量，在环保材料原料粉加工成品过程中增加了温度与压力，但因为天然矿粉使用量的下降造成粘合作用降低，水杯成品与实施例1的餐盘成品在抗摔、耐磨方面的性能明显变差。
实施例4与实施例1区别在于，实施例4大幅降低了天然矿粉的使用量，相应增加了氧化淀粉的使用量，在环保材料原料粉加工成品过程中增加了成型过程中的温度与压力，虽然因为天然矿粉使用量的下降，而相应的增加了氧化淀粉的使用量，但是从成品性能表现来看，实施例4与实施例1的成品在性能上差别不大，但从成本控制角度考虑，实施例4成本略高于实施例1，但实施例4的成品性能在抗摔、抗磨方面明显优于与实施例3的成品性能。
实施例5与实施例1区别在于，实施例5在植物纤维混合粉与天然矿粉、氧化淀粉等混合搅拌的过程中，温度较实施例1降低，但转速较实施例1增加，但产品在成型性、粘合性上略劣于实施例1。说明，在所述环保材料制备过程中，搅拌和干燥时的温度不宜过低，即以50-60℃为宜。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述环保材料的制备原料包括以下重量百分比组分：65-80％植物纤维混合粉、5-20％天然矿粉、11-20％稳定剂、1-4％增稠剂和1-4％增塑剂。
2.根据权利要求1所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述植物纤维混合粉为棕榈、椰树、稻壳、秸秆、玉米棒芯、棉花杆、木屑、竹屑、椰壳、咖啡壳、稻草中任意几种制成的混合粉。
3.根据权利要求1所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述天然矿粉为电气石或麦饭石。
4.根据权利要求1所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述稳定剂为氧化淀粉。
5.根据权利要求1所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述增稠剂为***胶粉、海藻酸钠和瓜尔胶中的一种。
6.根据权利要求1所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三丁酯和环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯中的一种。
7.根据权利要求4所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料，其特征在于，所述氧化淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉经双氧水氧化而成的氧化淀粉浆料。
8.权利要求1-7任一所述的植物纤维复合天然矿粉环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将植物纤维混合粉与天然矿粉混合均匀，得到第一混合粉；
(2)将所述第一混合粉中加入稳定剂、增稠剂和增塑剂，继续搅拌混合，得到粘稠状合成原料；
(3)将所述粘稠状合成原料密封烘干，得到烘干后合成原料；
(4)将所述烘干后合成原料进行粉碎细化，得到所述植物纤维复合天然矿粉环保材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，搅拌转速为600-1000r/min，搅拌温度控制在50-60℃，搅拌时间为10-15min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，烘干温度为50-60℃，烘干时间为10-20min。
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