农作物秸秆无胶板材的制备方法

技术领域

本发明涉及秸秆加工利用领域，尤其涉及秸秆非木质板材的制备方法，还涉及了无胶板材的制备。

背景技术

我国的森林资源十分有限。但是,木材的需求量却是与日俱增，随着全世界范围对环境保护日益重视,林木砍伐量减少,可利用的林地日益稀缺，因此，急需寻找木质材料产品的相关替代品，此点尤为重要。我国秸秆资源十分丰富，有“第二森林”的美誉之称。具有与木材相似的化学成分,可以代替木材作为人造板的原料。另外，还有胶黏剂的问题，板材在长期放置的过程中会释放甲醛等有害气体，严重地危害了人体健康。因此，我们有必要开发用农作物秸秆为原料的无胶板材。

发明内容

本发明针对现有的现状问题，在制备秸秆无胶板材的过程中，为达到板材的原料来源广泛，成本低，无污染及制造过程工艺简单，条件要求低等要求；本发明提供了一种秸秆无胶板材的制备方法，本方法具有原料来源简单，操作简便，设备要求低，经济效益好等一系列优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

农作物秸秆板材的制备方法，以秸秆为原料，通过2％氢氧化钠处理，释放出包埋在颗粒内部的活性位。

作为优选，包括以下步骤，

A.将秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

B.秸秆粉中质量比1:3～10的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2-3h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

C.将1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中,在氮气保护下冰浴1h，再在40℃下油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干，完成A料的第一步制备；

作为优选，秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆、稻米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、谷草秸秆中的一种或几种。

D.称取1gA料的第一步，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，在油浴锅中反应10h，温度80℃，PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中烘干，温度设置40℃。完成A料的制备；

E.1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，在油浴锅中反应10h,温度80℃，PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中烘干，温度设置40℃,完成B料的制备；

F.称取A料4g，B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

经过研究发现，以废弃秸秆为原料制备的秸秆无胶板材，具有良好的力学性能。

与现有的板材材料及制备方法相比，本发明的有益效果为：

(1)原材料来源广泛，具有变废为宝的经济效益。

(2)秸秆无胶板材的制备过程绿色，环保。

(3)秸秆无胶板材的制备方法简变可行,具有实际应用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明A料和B料的制备过程示意图。

图2是制板过程示意图。

具体实施方式

本发明制备秸秆无胶板材的方法，以农作物秸秆为原料，通过碱处理，释放出包埋在颗粒内部的活性位。

A料的制备分为两步，使用氯乙酸对秸秆上的木质素酚羟基引入酯基，使用丙烯酰氯对纤维素及半纤维素的醇羟基引入交联聚合位点。

B料的制备,直接秸秆与丙烯酰氯反应,保留木质素上的酚羟基作为酯化反应位点。

A料和B料的制备过程如图1所示。

农作物废弃物为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、谷子秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。

A料和B料混合在一起需要加入引发剂，此引发剂为双氧水，是一种国际公认的绿色氧化剂。

热压成型的板材温度需控制在100℃，压力5MPa，时间6h。

制备得到的秸秆无胶板材的方法，具有超强的力学性能。制板过程如图2所示：实施例1

1)将小麦秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:3的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例2

1)将玉米秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:7的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌3h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例3

1)将稻米秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:10的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2.5h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。称取A料4g,B料4g，混合均匀。

6)用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例4

1)将大豆秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:5的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。称取A料4g,B料4g，混合均匀。

6)用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例5

1)将高粱秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:8的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌3h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例6

1)将谷草秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:4的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例7

1)将棉花秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:10的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌3h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例8

1)将青稞秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:7的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。称取A料4g,B料4g，混合均匀。

6)用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例9

1)将甘蔗秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:9的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。

6)称取A料4g,B料4g，混合均匀。用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例10

1)将红薯秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:10的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌3h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。称取A料4g,B料4g，混合均匀。

6)用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

实施例11

1)将小麦秸秆洗净干燥并粉碎成80-120目的秸秆粉；

2)秸秆粉中质量比1:4的比例加入质量浓度为2％氢氧化钠水溶液，在室温下搅拌2h,过滤，水洗至中性，得到碱处理过的秸秆粉末；

3)取1g碱处理过的秸秆粉末，25mLN,N-二甲基甲酰胺溶液，13.47mmoL的三乙胺和丙烯酰氯，加入到圆底烧瓶中，在氮气保护下冰浴1h后，再40℃油浴5h，反应结束后冷却至室温，用碳酸氢钠洗涤，中和反应中产生的HCl,用水洗涤至中性，在40℃的鼓风干燥箱中烘干待用，完成了A料制备的第一步；

4)称取待用的A料第一步产物1g，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了A料的制备。

5)将1g碱处理过的秸秆粉，20mL水，178.8mg的氢氧化钠和422.415mg的氯乙酸放入圆底烧瓶中，反应在油浴锅中80℃反应10h,PH控制在9-10。反应结束后冷却至室温，用盐酸调成中性，抽滤，在鼓风干燥箱中40℃烘干，完成了B料的制备方法。称取A料4g,B料4g，混合均匀。

6)用量筒量取3mL的H

7)将板材按照国标的标椎进行裁样，对板材的力学性能进行测试，如测试拉伸性能、弯曲性能、冲击韧性。测试结果如下：

拉伸强度

冲击韧性

本发明涉及板材领域，在制备板材的过程中，为解决木材资源短缺、农作物秸秆废弃物重新再利用、环保等问题，本发明提出了一种免胶的秸秆板材的制备方法，利用物理破碎手段将麦秸秆处理成麦秸秆颗粒，通过碱处理，释放出包埋在颗粒内部的活性位，利用氯乙酸，丙烯酰氯对秸秆进行了改性，制备出了力学性能超强的板材。本发明不使用黏合剂，而是在热压的瞬间发生化学反应，既降低了成本，又降低了污染；使用绿色环保的双氧水作为交联聚合反应引发剂；制备过程简单，条件要求低，操作方便等优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。