阅读说明：本技术 一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法 (Preparation method of high-strength environment-friendly antibacterial straw board ) 是由 赵卫 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明主要涉及家具板材加工技术领域,公开了一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法,包括：秸秆清洗、秸秆发酵、秸秆干燥、原料混合、一次热压、板材养生、二次热压、后处理；本发明提供的高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法,板材以秸秆为主要原料制备而成,能够变废为宝,保护环境,原料来源广泛,价格低廉,降低了板材的生产成本,并且制备得到的板材强度高,不含甲醛,能够有效抗菌抗霉,提高了板材的加工性能和使用寿命,扩大了秸秆板材的适用范围。(The invention mainly relates to the technical field of furniture board processing, and discloses a preparation method of a high-strength environment-friendly antibacterial straw board, which comprises the following steps: straw cleaning, straw fermentation, straw drying, raw material mixing, primary hot pressing, board curing, secondary hot pressing and post-treatment; according to the preparation method of the high-strength environment-friendly antibacterial straw board, the board is prepared by taking the straw as a main raw material, waste can be turned into wealth, the environment is protected, the raw material source is wide, the price is low, the production cost of the board is reduced, the prepared board is high in strength, does not contain formaldehyde, can effectively resist bacteria and mildew, the processing performance and the service life of the board are improved, and the application range of the straw board is expanded.)

一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法

技术领域

本发明主要涉及家具板材加工技术领域，尤其涉及一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法。

背景技术

目前，我国的人造板多是采用木材加工过程中产生的边皮，碎料、刨花、木屑等废料，进行加工处理而制成的板材，但是随着木材资源的逐渐匮乏，木材下脚料也越来越少，价格越来越高，不能满足板材生产的需求，因此需要寻找新的材料来制备板材，以缓解我国对木材的砍伐和需求压力。

我国是农业大国，秸秆是农业生产中的副产物，产量大，成本低，并且含有丰富的纤维素，是制备板材的合适材料，不仅能够变废为宝，保护环境，还能降低人造板材的生产成本；但是秸秆表层具有一层蜡质结构，特别是小麦秸秆、稻草秸秆和玉米秸秆，目前现有去除蜡质结构的方法是进行打磨，效率较低，且成本高，产生的粉尘很容易***，现有专利文件CN107498685A公开的绿色环保稻草秆板材生产方法，对稻草秸秆不进行打磨，而且选择与稻草秸秆蜡质结构相似或相近的化学原料和胶黏剂，化学原料有硅酮树脂、碱性氧化烷、硅醇酯、多硅醇酯、硅醇酯的钠盐、多硅醇酯的钠盐及硼砂等，胶黏剂有三聚氰胺缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、干酪素、氧化淀粉、淀粉胶黏剂、聚乙烯醇、酚醛树脂、环氧树脂及聚氨酯等，添加大量的化学原料和胶黏剂，并且制备得到的板材使用一段时间后稻草秸秆老化，容易与化学原料和胶黏剂脱离，因此专利文件制备的板材强度和耐用性较低；现有专利文件CN110078975A公开了一种农作物秸秆再生板材的制备工艺，具体公开了将秸秆改性后再进行使用，改性秸秆的制备过程是将水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、油菜秸秆等粉碎后先后加入乙醇和聚乙烯醇，并经过高温高压汽爆处理，乙醇和聚乙烯醇为化学原料，大量的秸秆进行改性仍然需要大量的化学试剂，也会对环境产生一定的危害；因此需要一种使用秸秆制备的高强度环保抗菌秸秆板材。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法。

一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）秸秆清洗：将秸秆置于清水中超声清洗20~30min，沥水，粉碎至长度为4~5cm，能够快速去除秸秆表面的杂质，利于秸秆与树脂原料混合，提高板材的强度，得清洗秸秆；

（2）秸秆发酵：将清洗秸秆置于发酵池中，加入发酵液，清洗秸秆浸于发酵液中，混合均匀，于20~25℃发酵3~4d，取出，沥水，于70~80r/min搅拌揉搓2~3h，发酵液中加入多种微生物，经过长时发酵后不仅能够产生小分子的发酵产物抑制霉菌增殖，防止板材发霉，还能减小纤维素与木质素的结合能力，软化秸秆纤维，去除秸秆纤维表层的蜡质结构，使秸秆纤维与树脂原料充分相容，提高秸秆纤维与树脂原料的结合能力，增强板材的强度，得发酵秸秆；

（3）秸秆干燥：将发酵秸秆置于冷冻干燥机中，调节冷冻温度为-46~-48℃，搁板加热温度为35~37℃，冷冻干燥至含水量为15~17%，增加秸秆的多孔结构，使树脂原料渗入纤维孔内，增加秸秆纤维与树脂原料的结合牢度，提高板材强度，得干燥秸秆；

（4）原料混合：将树脂原料加入反应釜中，逐渐加热至完全熔融，混合均匀，再加入干燥秸秆和辅料，于250~300r/min搅拌40~50min，树脂原料充分枝接，安全无毒，提高板材的强度和加工性能，利于生物降解，避免废弃的板材对环境造成污染，更加绿色环保，辅料能够增加板材的强度和阻燃性能，避免传统家具板材的易燃性，提高居住安全性，得混合料；

（5）一次热压：将混合料进行铺装，预压后再进行一次热压，使板材热压成型，提高板材的强度和耐用性，得一次热压板材；

（6）板材养生：将一次热压板材置于烘房内，调节烘房温度为45~50℃、环境湿度为92~94%，养生20~25d，使刚刚热压成型的板材突然失去压力，在高温环境下使没有可能没有紧密结合的原料出现缝隙，再调节温度为55~60℃、环境湿度为84~86%，养生16~18d，继续提高温度，降低湿度，加快缝隙产生，促进不稳定状态的显现，再调节为自然环境，养生30~35d，提高秸秆的环境适应性，得养生板材；

（7）二次热压：对养生板材进行二次热压，降低热压温度，提高热压压力，使养生过程中显现的不稳定状态缓慢趋于稳定，提高板材原料的结合牢度和使用强度，打磨，抛光，得二次热压板材；

（8）后处理：对二次热压板材按照尺寸进行剪裁，得高强度环保抗菌秸秆板材。

所述步骤（1）的秸秆，为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆中的一种或几种的任意混合。

所述步骤（2）的发酵液，由以下重量份的原料组成：安琪酵母6~8、保加利亚乳杆菌4~6、植物乳杆菌4~6、双歧杆菌3~4、枯草芽孢杆菌2~3、白砂糖21~23、水1200~1400，混合均匀，于20~25℃静置发酵20~24h，得发酵液。

所述步骤（4）的树脂原料，加入量为干燥秸秆重量的23~25%，由以下重量份的原料组成：聚乳酸56~58、酚醛树脂31~33、聚酰胺树脂15~17。

所述步骤（4）的辅料，加入量为干燥秸秆重量的5~7%，由以下重量份的原料组成：改性纳米氧化硅17~19、纳米氧化锌13~15、硼酸铝晶须4~6。

所述的改性纳米氧化硅，将纳米氧化硅置于反应釜中，以2~3℃/min的速度加热至115~120℃，保温25~35min，自然降温至40~50℃，加入丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，于120~140r/min搅拌60~70min，再加入纳米氧化硅重量2~3倍量的丙酮，于室温静置30~40min，再于150~160r/min搅拌20~30min，过滤，取沉淀，干燥，得改性纳米氧化硅。

所述的丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，加入量为纳米氧化硅重量的6~7%。

所述步骤（5）的预压，温度为80~90℃，压力为20~25MPa。

所述步骤（5）的一次热压，温度为140~150℃，压力为30~35MPa。

所述步骤（5）的二次热压，温度为120~130℃，压力为38~42MPa。

所述高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法制备得到的高强度环保抗菌秸秆板材。

本发明的优点是：本发明提供的高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法，板材以秸秆为主要原料制备而成，能够变废为宝，保护环境，原料来源广泛，价格低廉，降低了板材的生产成本，并且制备得到的板材强度高，不含甲醛，能够有效抗菌抗霉，提高了板材的加工性能和使用寿命，扩大了秸秆板材的适用范围；本申请中先将置于清水中进行超声清洗和粉碎，能够快速去除秸秆表面的杂质，利于秸秆与树脂原料混合，提高板材的强度；清洗粉碎后再将秸秆浸于发酵液进行发酵，发酵液中加入多种微生物，经过长时发酵后不仅能够产生小分子的发酵产物抑制霉菌增殖，防止板材发霉，还能减小纤维素与木质素的结合能力，软化秸秆纤维，去除秸秆纤维表层的蜡质结构，使秸秆纤维与树脂原料充分相容，提高秸秆纤维与树脂原料的结合能力，增强板材的强度；发酵后对秸秆进行冷冻干燥，增加秸秆的多孔结构，使树脂原料渗入纤维孔内，增加秸秆纤维与树脂原料的结合牢度，提高板材强度；再将树脂原料加热熔融后，再加入干燥秸秆和辅料，高速搅拌后使原料充分混合，树脂原料由3种树脂充分枝接，安全无毒，提高板材的强度和加工性能，利于生物降解，避免废弃的板材对环境造成污染，更加绿色环保，辅料中加入改性纳米氧化硅、纳米氧化锌、硼酸铝晶须，能够增加板材的强度和阻燃性能，避免传统家具板材的易燃性，提高居住安全性；再将混合原料进行铺装后进行预压和一次热压，使板材热压成型，提高板材的强度和耐用性；热压成型后将板材置于烘房内进行养生，先调节为高温高湿的环境，使刚刚热压成型的板材突然失去压力，在高温环境下使没有可能没有紧密结合的原料出现缝隙，继续提高温度，降低湿度，加快缝隙产生，促进不稳定状态的显现，之后再调节为自然环境，提高秸秆的环境适应性；养生后再进行二次热压，降低热压温度，提高热压压力，使养生过程中显现的不稳定状态缓慢趋于稳定，提高板材原料的结合牢度和使用强度，扩大秸秆板材的适用范围。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明。

实施例1

一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）秸秆清洗：将水稻秸秆置于清水中超声清洗20min，沥水，粉碎至长度为4~5cm，能够快速去除秸秆表面的杂质，利于秸秆与树脂原料混合，提高板材的强度，得清洗秸秆；

（2）秸秆发酵：将清洗秸秆置于发酵池中，加入发酵液，所述的发酵液，由以下重量份的原料组成：安琪酵母6、保加利亚乳杆菌4、植物乳杆菌4、双歧杆菌3、枯草芽孢杆菌2、白砂糖21、水1200，混合均匀，于20℃静置发酵20h，得发酵液，清洗秸秆浸于发酵液中，混合均匀，于20℃发酵3d，取出，沥水，于70r/min搅拌揉搓2h，发酵液中加入多种微生物，经过长时发酵后不仅能够产生小分子的发酵产物抑制霉菌增殖，防止板材发霉，还能减小纤维素与木质素的结合能力，软化秸秆纤维，去除秸秆纤维表层的蜡质结构，使秸秆纤维与树脂原料充分相容，提高秸秆纤维与树脂原料的结合能力，增强板材的强度，得发酵秸秆；

（3）秸秆干燥：将发酵秸秆置于冷冻干燥机中，调节冷冻温度为-46℃，搁板加热温度为35℃，冷冻干燥至含水量为15~17%，增加秸秆的多孔结构，使树脂原料渗入纤维孔内，增加秸秆纤维与树脂原料的结合牢度，提高板材强度，得干燥秸秆；

（4）原料混合：将树脂原料加入反应釜中，所述的树脂原料，加入量为干燥秸秆重量的23%，由以下重量份的原料组成：聚乳酸56、酚醛树脂31、聚酰胺树脂15，逐渐加热至完全熔融，混合均匀，再加入干燥秸秆和辅料，所述的辅料，加入量为干燥秸秆重量的5%，由以下重量份的原料组成：改性纳米氧化硅17、纳米氧化锌13、硼酸铝晶须4，所述的改性纳米氧化硅，将纳米氧化硅置于反应釜中，以2℃/min的速度加热至115℃，保温25min，自然降温至40℃，加入丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，于120r/min搅拌60min，再加入纳米氧化硅重量2倍量的丙酮，于室温静置30min，再于150r/min搅拌20min，过滤，取沉淀，干燥，得改性纳米氧化硅，所述的丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，加入量为纳米氧化硅重量的6%，于250r/min搅拌40min，树脂原料充分枝接，安全无毒，提高板材的强度和加工性能，利于生物降解，避免废弃的板材对环境造成污染，更加绿色环保，辅料能够增加板材的强度和阻燃性能，避免传统家具板材的易燃性，提高居住安全性，得混合料；

（5）一次热压：将混合料进行铺装，预压后再进行一次热压，预压温度为80℃、压力为20MPa，一次热压温度为140℃、压力为30MPa，使板材热压成型，提高板材的强度和耐用性，得一次热压板材；

（6）板材养生：将一次热压板材置于烘房内，调节烘房温度为45℃、环境湿度为92%，养生20d，使刚刚热压成型的板材突然失去压力，在高温环境下使没有可能没有紧密结合的原料出现缝隙，再调节温度为55℃、环境湿度为84%，养生16d，继续提高温度，降低湿度，加快缝隙产生，促进不稳定状态的显现，再调节为自然环境，养生30d，提高秸秆的环境适应性，得养生板材；

（7）二次热压：对养生板材进行二次热压，温度为120℃、压力为38MPa，降低热压温度，提高热压压力，使养生过程中显现的不稳定状态缓慢趋于稳定，提高板材原料的结合牢度和使用强度，打磨，抛光，得二次热压板材；

（8）后处理：对二次热压板材按照尺寸进行剪裁，得高强度环保抗菌秸秆板材。

检验结果：胶合强度为3.14MPa、抗菌防霉率为91.6%。

实施例2

一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）秸秆清洗：将小麦秸秆置于清水中超声清洗25min，沥水，粉碎至长度为4~5cm，能够快速去除秸秆表面的杂质，利于秸秆与树脂原料混合，提高板材的强度，得清洗秸秆；

（2）秸秆发酵：将清洗秸秆置于发酵池中，加入发酵液，所述的发酵液，由以下重量份的原料组成：安琪酵母7、保加利亚乳杆菌5、植物乳杆菌5、双歧杆菌3.5、枯草芽孢杆菌2.5、白砂糖22、水1300，混合均匀，于23℃静置发酵22h，得发酵液，清洗秸秆浸于发酵液中，混合均匀，于22℃发酵4d，取出，沥水，于75r/min搅拌揉搓2.5h，发酵液中加入多种微生物，经过长时发酵后不仅能够产生小分子的发酵产物抑制霉菌增殖，防止板材发霉，还能减小纤维素与木质素的结合能力，软化秸秆纤维，去除秸秆纤维表层的蜡质结构，使秸秆纤维与树脂原料充分相容，提高秸秆纤维与树脂原料的结合能力，增强板材的强度，得发酵秸秆；

（3）秸秆干燥：将发酵秸秆置于冷冻干燥机中，调节冷冻温度为-47℃，搁板加热温度为36℃，冷冻干燥至含水量为15~17%，增加秸秆的多孔结构，使树脂原料渗入纤维孔内，增加秸秆纤维与树脂原料的结合牢度，提高板材强度，得干燥秸秆；

（4）原料混合：将树脂原料加入反应釜中，所述的树脂原料，加入量为干燥秸秆重量的24%，由以下重量份的原料组成：聚乳酸57、酚醛树脂32、聚酰胺树脂16，逐渐加热至完全熔融，混合均匀，再加入干燥秸秆和辅料，所述的辅料，加入量为干燥秸秆重量的6%，由以下重量份的原料组成：改性纳米氧化硅18、纳米氧化锌14、硼酸铝晶须5，所述的改性纳米氧化硅，将纳米氧化硅置于反应釜中，以2.5℃/min的速度加热至118℃，保温30min，自然降温至45℃，加入丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，于130r/min搅拌65min，再加入纳米氧化硅重量2.5倍量的丙酮，于室温静置35min，再于155r/min搅拌25min，过滤，取沉淀，干燥，得改性纳米氧化硅，所述的丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，加入量为纳米氧化硅重量的6.5%，于280r/min搅拌45min，树脂原料充分枝接，安全无毒，提高板材的强度和加工性能，利于生物降解，避免废弃的板材对环境造成污染，更加绿色环保，辅料能够增加板材的强度和阻燃性能，避免传统家具板材的易燃性，提高居住安全性，得混合料；

（5）一次热压：将混合料进行铺装，预压后再进行一次热压，预压温度为85℃、压力为23MPa，一次热压温度为145℃、压力为33MPa，使板材热压成型，提高板材的强度和耐用性，得一次热压板材；

（6）板材养生：将一次热压板材置于烘房内，调节烘房温度为48℃、环境湿度为93%，养生23d，使刚刚热压成型的板材突然失去压力，在高温环境下使没有可能没有紧密结合的原料出现缝隙，再调节温度为58℃、环境湿度为85%，养生17d，继续提高温度，降低湿度，加快缝隙产生，促进不稳定状态的显现，再调节为自然环境，养生33d，提高秸秆的环境适应性，得养生板材；

（7）二次热压：对养生板材进行二次热压，温度为125℃、压力为40MPa，降低热压温度，提高热压压力，使养生过程中显现的不稳定状态缓慢趋于稳定，提高板材原料的结合牢度和使用强度，打磨，抛光，得二次热压板材；

（8）后处理：对二次热压板材按照尺寸进行剪裁，得高强度环保抗菌秸秆板材。

检验结果：胶合强度为3.17MPa、抗菌防霉率为91.8%。

实施例3

一种高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法，包括以下步骤：

（1）秸秆清洗：将玉米秸秆置于清水中超声清洗30min，沥水，粉碎至长度为4~5cm，能够快速去除秸秆表面的杂质，利于秸秆与树脂原料混合，提高板材的强度，得清洗秸秆；

（2）秸秆发酵：将清洗秸秆置于发酵池中，加入发酵液，所述的发酵液，由以下重量份的原料组成：安琪酵母8、保加利亚乳杆菌6、植物乳杆菌6、双歧杆菌4、枯草芽孢杆菌3、白砂糖23、水1400，混合均匀，于25℃静置发酵24h，得发酵液，清洗秸秆浸于发酵液中，混合均匀，于25℃发酵4d，取出，沥水，于80r/min搅拌揉搓3h，发酵液中加入多种微生物，经过长时发酵后不仅能够产生小分子的发酵产物抑制霉菌增殖，防止板材发霉，还能减小纤维素与木质素的结合能力，软化秸秆纤维，去除秸秆纤维表层的蜡质结构，使秸秆纤维与树脂原料充分相容，提高秸秆纤维与树脂原料的结合能力，增强板材的强度，得发酵秸秆；

（3）秸秆干燥：将发酵秸秆置于冷冻干燥机中，调节冷冻温度为-48℃，搁板加热温度为37℃，冷冻干燥至含水量为15~17%，增加秸秆的多孔结构，使树脂原料渗入纤维孔内，增加秸秆纤维与树脂原料的结合牢度，提高板材强度，得干燥秸秆；

（4）原料混合：将树脂原料加入反应釜中，所述的树脂原料，加入量为干燥秸秆重量的25%，由以下重量份的原料组成：聚乳酸58、酚醛树脂33、聚酰胺树脂17，逐渐加热至完全熔融，混合均匀，再加入干燥秸秆和辅料，所述的辅料，加入量为干燥秸秆重量的7%，由以下重量份的原料组成：改性纳米氧化硅19、纳米氧化锌15、硼酸铝晶须6，所述的改性纳米氧化硅，将纳米氧化硅置于反应釜中，以3℃/min的速度加热至120℃，保温35min，自然降温至50℃，加入丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，于140r/min搅拌70min，再加入纳米氧化硅重量3倍量的丙酮，于室温静置40min，再于160r/min搅拌30min，过滤，取沉淀，干燥，得改性纳米氧化硅，所述的丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯，加入量为纳米氧化硅重量的7%，于300r/min搅拌50min，树脂原料充分枝接，安全无毒，提高板材的强度和加工性能，利于生物降解，避免废弃的板材对环境造成污染，更加绿色环保，辅料能够增加板材的强度和阻燃性能，避免传统家具板材的易燃性，提高居住安全性，得混合料；

（5）一次热压：将混合料进行铺装，预压后再进行一次热压，预压温度为90℃、压力为25MPa，一次热压温度为150℃、压力为35MPa，使板材热压成型，提高板材的强度和耐用性，得一次热压板材；

（6）板材养生：将一次热压板材置于烘房内，调节烘房温度为50℃、环境湿度为94%，养生25d，使刚刚热压成型的板材突然失去压力，在高温环境下使没有可能没有紧密结合的原料出现缝隙，再调节温度为60℃、环境湿度为86%，养生18d，继续提高温度，降低湿度，加快缝隙产生，促进不稳定状态的显现，再调节为自然环境，养生35d，提高秸秆的环境适应性，得养生板材；

（7）二次热压：对养生板材进行二次热压，温度为130℃、压力为42MPa，降低热压温度，提高热压压力，使养生过程中显现的不稳定状态缓慢趋于稳定，提高板材原料的结合牢度和使用强度，打磨，抛光，得二次热压板材；

（8）后处理：对二次热压板材按照尺寸进行剪裁，得高强度环保抗菌秸秆板材。

检验结果：胶合强度为3.13MPa、抗菌防霉率为91.5%。

对比例1

步骤（2）中的秸秆发酵改为打磨，其余方法，同实施例1。

检验结果：胶合强度为2.35MPa、抗菌防霉率为85.3%。

对比例2

步骤（4）中的硼酸铝晶须添加量改为11，其余方法，同实施例1。

检验结果：胶合强度为2.94MPa、抗菌防霉率为90.3%。

对比例3

去除步骤（7）中的二次热压，其余方法，同实施例1。

检验结果：胶合强度为2.11MPa、抗菌防霉率为90.7%。

对比例4

现有专利文件CN107498685A公开的绿色环保稻草秆板材生产方法。

检验结果：胶合强度为2.11MPa、抗菌防霉率为66.2%。

对比例5

现有专利文件CN110078975A公开了一种农作物秸秆再生板材的制备工艺。

检验结果：胶合强度为2.03MPa、抗菌防霉率为68.3%。

实施例和对比例板材的性能参数：

对比例以小麦秸秆为材料制备板材，分别选择实施例和对比例的板材，大小为10cm×10cm，再将各组的板材按照按GB/T15104—2006对各组制备完成后的板材检验胶合强度，并向各组板材表面接种霉菌，以霉菌的最适条件培养24h，检测抗菌防霉率，每个试验重复3次，结果取平均值。

从结果表明，实施例的高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法制备得到的高强度环保抗菌秸秆板材，胶合强度和抗菌防霉率明显优于对比例，说明本发明提供的高强度环保抗菌秸秆板材的制备方法具有很好的实用性。