一種可降解材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用領(lǐng)域，具體涉及一種新型可降解材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 秸桿是成熟農(nóng)作物莖葉（穗）部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、 棉花、甘蔗和其它農(nóng)作物（通常為粗糧）在收獲籽實(shí)后的剩余部分。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn) 物有一半以上存在于秸桿中，秸桿富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的 可再生的生物資源，其產(chǎn)量極為豐富，是一種具備很大發(fā)展?jié)摿Φ馁Y源。
[0003] 但是現(xiàn)有技術(shù)中秸桿的利用一般是作為飼料使用，其可利用率低，且必須搭配其 他精飼料才能達(dá)到飼喂的標(biāo)準(zhǔn)，因此使用成本較高推廣較為困難；除此之外最為廣泛的應(yīng) 用是利用其中的秸桿纖維造紙，但是其纖維性質(zhì)較之木質(zhì)纖維可利用度差，且處理過程中 需要大量化學(xué)藥劑，造成的污染更大成本更高，現(xiàn)在已經(jīng)被大多數(shù)企業(yè)所放棄；除此之外還 將其直接應(yīng)用于肥料制備，食用菌培養(yǎng)基和生物燃料，但是其消耗量均很低利用率均不高， 更多的秸桿直接在農(nóng)田中焚燒，這給環(huán)境帶來的不利影響可想而知，焚燒秸桿也是我國北 方霧霾的主要成因之一，因此如何對秸桿進(jìn)行更好的綜合利用，成為現(xiàn)有技術(shù)亟待解決的 問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有秸桿處理存在的上述問題，提供了一種新型可降解材料及其應(yīng) 用，該可降解材料采用棉花秸桿、小麥秸桿、紫蘇秸桿和油菜秸桿等廢棄秸桿作為原料，輔 以專用助劑制備而成，實(shí)現(xiàn)了廢棄秸桿的綜合利用，利用這種可降解材料可以制備一次性 干鮮果品包裝盒，產(chǎn)品耐水性好，制作工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可降解，安全無毒，也可用于 制備3D裝飾墻板，其裝飾材料彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度及拉伸模量、 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較高，綜合力學(xué)性能較好，具有一定的防濕性能，且具有環(huán)境友好性、甲醛零釋 放等優(yōu)點(diǎn)，可作為室內(nèi)等干燥環(huán)境下的非承重裝飾材料。
[0005] 本發(fā)明最主要的改進(jìn)在于利用多種秸桿復(fù)配而成，其中的棉花秸桿和小麥秸桿已 經(jīng)被廣泛的利用，但是將其與紫蘇秸桿和油菜秸桿配合使用制備可降解材料在本領(lǐng)域還是 第一次出現(xiàn)，其主要原理是利用紫蘇秸桿和油菜秸桿中的纖維與棉花秸桿和小麥秸桿中的 普通纖維互補(bǔ)，由于紫蘇秸桿和油菜秸桿中的纖維韌性和防水性能較好，可以補(bǔ)強(qiáng)棉花秸 桿和小麥秸桿纖維的不足，同時利用棉花秸桿和小麥秸桿纖維的強(qiáng)度獲得多用途的材料， 且上述纖維均可以被環(huán)境快速降解，不會造成環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了秸桿的綜合利用。
[0006] 基于上述原因，本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案是：
[0007] -種可降解材料，其原料組成按重量份計為：
[0008] 棉花秸桿50-100份、小麥秸桿50-100份、紫蘇秸桿50-100份、油菜秸桿50-100 份、助劑1 _7份；
[0009] 其中所述的助劑選自聚乙烯醇水溶液或羥丙基甲基纖維素水溶液或淀粉水溶液 或其混合物；所述的各種秸桿水分含量低于10wt %。
[0010] 進(jìn)一步的發(fā)明人將其原料組成優(yōu)化為按重量份計為：
[0011] 棉花秸桿60-90份、小麥秸桿60-90份、紫蘇秸桿60-90份、油菜秸桿60-90份、助 劑3-5份。
[0012] 再進(jìn)一步將其原料組成優(yōu)化為按重量份計為：
[0013] 棉花稻桿75份、小麥稻桿75份、紫蘇稻桿75份、油菜稻桿75份、助劑4份。
[0014] 之所以控制上述纖維的用量，是為了在保證所獲得的可降解材料自身強(qiáng)度的前提 下，充分發(fā)揮紫蘇秸桿和油菜秸桿纖維的韌性和防水性能，同時上述兩種秸桿纖維自身帶 有紫蘇或油菜的香味，使用時可以提高使用者的舒適度；而所選用的助劑為聚乙烯醇水溶 液或羥丙基甲基纖維素水溶液或淀粉水溶液，且其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-25%，之所以選擇上述助 劑，是由于上述助劑有著很好的粘結(jié)性能，可以將上述的各種纖維有機(jī)的結(jié)合在一起，提高 材料的整體強(qiáng)度，同時采用的是其水溶液的劑型，對于環(huán)境沒有任何的影響，較之采用有機(jī) 溶劑溶解的助劑有著很大的進(jìn)步，而上述的聚乙烯醇水溶液或羥丙基甲基纖維素水溶液或 淀粉水溶液在廢棄后其中的聚乙烯醇、羥丙基甲基纖維素和淀粉可以在短時間內(nèi)完成自身 降解，從而實(shí)現(xiàn)整個材料的快速降解，且上述物質(zhì)和纖維一起降解后產(chǎn)物可以改變土壤的 成分組成，提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，提高土地的肥效，有利于作物的成長。
[0015] 除此之外，本發(fā)明還提供了上述可降解材料的制備方法，具體步驟如下：
[0016] (1)按配方量選取棉花稻桿、小麥稻桿、紫蘇稻桿、油菜稻桿粉碎至其長度為1~ 30mm，之后用2wt%的NaOH溶液或100°C熱水處理，處理時間為2-5h，每lkg混合秸桿需要 15-25L 2wt% NaOH溶液或100°C熱水，處理完成后過濾所得的秸桿粉末烘干至衡重；
[0017] (2)向上述獲得的秸桿粉末中加入助劑，混合均勻即得。
[0018] 更進(jìn)一步的，上述的處理時間為3h，每1kg混合稻桿需要20L 2wt% NaOH溶液或 100 °C熱水。
[0019] 采用這種制備方法，將各種秸桿粉碎之后可以提高其利用率，增大其與處理藥劑 的接觸面積，提高處理效率，而采用上述濃度和用量的NaOH溶液或100°C熱水進(jìn)行處理，可 以將秸桿表面的有害物質(zhì)去除，同時改變秸桿表面的性能，去除部分硅質(zhì)、半纖維素等化學(xué) 成分，降低纖維表面接觸角，改善纖維浸潤性，也利于紫蘇秸桿和油菜秸桿中的香味物質(zhì)散 發(fā)，提高使用者的舒適度；同時處理使用的NaOH溶液或熱水可以循環(huán)利用，提高了其使用 效率，降低了對于環(huán)境的污染；經(jīng)過NaOH溶液或100°C熱水處理后的秸桿粉末，可以更好的 與助劑結(jié)合，同時降低了助劑的用量。
[0020] 在獲得了上述的可降解材料之后，發(fā)明人進(jìn)一步研宄了其具體的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其可 以用于制備一次性干鮮果品包裝盒，其具體加工制備方法為：
[0021] 將可降解材料采用經(jīng)熱壓法制備，熱壓溫度120°C，熱壓時間30min，模具內(nèi)自然 冷卻后脫模，即得。
[0022] 利用相同的方法，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其還可以應(yīng)用于制備3D裝飾墻板，其具體加工制備 方法為：
[0023] 將可降解材料采用經(jīng)熱壓法制備，熱壓溫度125-130°C，熱壓時間30min，模具內(nèi) 自然冷卻后脫模，即得。
[0024] 上述的熱壓法為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，發(fā)明人在此不再贅述，但是針對于本發(fā) 明的這種新型可降解材料，發(fā)明人重新限定了其熱壓溫度和時間，從而提高了最終制備產(chǎn) 品的性能，通過上述方法獲得的產(chǎn)品具有如下的性能優(yōu)勢：
[0025] 可見利用本發(fā)明所提供的可降解材料制備的一次性干鮮果品包裝盒，其產(chǎn)品耐水 性好，制作工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可降解，安全無毒；
[0026] 利用本發(fā)明所提供的可降解材料制備的3D裝飾墻板，其裝飾材料彎曲強(qiáng)度、彎曲 彈性模量、沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度及拉伸模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較高，綜合力學(xué)性能較好；其2h吸 水厚度膨脹率較低，防水性能好；具有環(huán)境友好性、甲醛零釋放等優(yōu)點(diǎn)，可作為室內(nèi)等干燥 環(huán)境下的非承重裝飾材料。
[0027] 除此之外，上述的一次性干鮮果品包裝盒和3D裝飾墻板均可散發(fā)植物特有的清 香，提高了使用者的舒適度，且均可實(shí)現(xiàn)快速降解，對環(huán)境沒有任何污染，可以廣泛的代替 現(xiàn)有技術(shù)中的對應(yīng)材料使用，具有極佳的推廣和利用價值。
[0028] 綜上所述，利用本發(fā)明提供的可降解材料可以制備一次性干鮮果品包裝盒，產(chǎn)品 耐水性好，制作工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可降解，安全無毒，也可用于制備3D裝飾墻板，其裝 飾材料彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度及拉伸模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較高，綜合力 學(xué)性能較好，具有一定的防濕性能，且具有環(huán)境友好性、甲醛零釋放等優(yōu)點(diǎn)，可作為室內(nèi)等 干燥環(huán)境下的非承重裝飾材料。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面的理解本發(fā) 明，但不以任何方式限制本發(fā)明。其中所采用的熱壓成型工藝為本領(lǐng)域常規(guī)工藝，所采用的 熱壓成型設(shè)備為湖州順力橡膠公司生產(chǎn)的XLB-DH電磁平板硫化機(jī)。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種可降解材料，由如下重量份的原料制備而成：
[0032] 棉花稻桿75份