一種黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種黃麻制成的綠色天然復(fù)合材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種綠色天然中密度纖維板材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了建筑和土工材料，汽車(chē)，裝飾用材料，過(guò)濾材料及包裝用材料等。尤其在汽車(chē)制造領(lǐng)域，越來(lái)越多的天然纖維復(fù)合材料開(kāi)始在常規(guī)制造領(lǐng)域取代原先的玻纖，碳纖維復(fù)合材料。
[0003]在過(guò)去的十年中，天然纖維復(fù)合材料已經(jīng)作為汽車(chē)門(mén)板，座位靠背，汽車(chē)頂棚，后窗臺(tái)，儀表盤(pán)等出現(xiàn)在汽車(chē)的各個(gè)組件中。這些天然纖維的加入，有效地減輕了車(chē)體重量和制造成本，同時(shí)進(jìn)而帶來(lái)了更少的油耗和由此產(chǎn)生的汽車(chē)尾氣排放。
[0004]有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，降低車(chē)輛質(zhì)量的百分之二十五相當(dāng)于節(jié)省了 2500萬(wàn)桶的原油，減少了 2200億鎊的二氧化碳排放量。因此，歐盟在2006年立法要求，到2015年時(shí)，一臺(tái)轎車(chē)上85 %的材料可以被再利用，而日本更是要求95 %的材料可以在循環(huán)利用。從能量損耗的角度上來(lái)說(shuō)，天然纖維復(fù)合材料也更為節(jié)能。例如制造亞麻非織造墊，包括培育、收割、纖維分離在內(nèi)，所消耗的能量約為9.55MJ/Kg，只是相當(dāng)于生產(chǎn)玻纖墊所需能量的17%。LCA(Life Cycle Assessment)是一種用于評(píng)估一個(gè)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境影響和破壞程度的指標(biāo)。通過(guò)研宄黃麻纖維增強(qiáng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)件的LCA，并與玻纖增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件LCA作對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃麻復(fù)合材料總體表現(xiàn)優(yōu)于玻璃纖維。
[0005]而在研宄復(fù)合材料的領(lǐng)域中，研宄者長(zhǎng)久以來(lái)都在為尋求新型天然樹(shù)脂，用于替代傳統(tǒng)的合成樹(shù)脂，而不懈努力。諸如淀粉樹(shù)脂，大豆蛋白樹(shù)脂都被用于制造復(fù)合材料，而僅近些年來(lái)，栲膠樹(shù)脂是其中較為熱門(mén)的一種。
[0006]栲膠中的有效成分為單寧。單寧是由復(fù)雜的高分子量酚類(lèi)化合物組成，分子量大概在500-20000之間。主要分成兩大品種:濃縮型單寧和水解型單寧。濃縮型單寧擁有由黃酮類(lèi)結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜化學(xué)結(jié)構(gòu)，由于剛性的碳碳鍵的存在，而不易被水解。相反，水解型單寧可以迅速的在水中溶解，并與其他物質(zhì)反應(yīng)而獲得水溶性的化合物。
[0007]在20世紀(jì)70年代原油危機(jī)之后，基于栲膠的綠色樹(shù)脂研宄取得了重大的突破。各種含栲膠改性樹(shù)脂被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并顯示了很多優(yōu)于傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂的特性。用栲膠類(lèi)樹(shù)脂制造層合板，熱壓時(shí)間有所減少，從而提高了生產(chǎn)率；另外由于其使用的固化原理不同于傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂，故而可以保證產(chǎn)品做到零甲醛排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板的制備方法，這種材料較之傳統(tǒng)材料相比，成本更低，密度更小，擁有較好的機(jī)械性能。在考慮生產(chǎn)周期和成本的因素之下，該復(fù)合材料在減重、彎曲性能及環(huán)保方面，都表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力。而其靈活的生產(chǎn)工藝，可以保證生產(chǎn)出滿足不同需求的多規(guī)格綠色天然復(fù)合材料。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板的制備方法，其特征在于，包括:
[0010]步驟1:將黃麻纖維短切處理后，送入開(kāi)松機(jī)開(kāi)松；將開(kāi)松后的纖維輸入氣流成網(wǎng)機(jī)，氣流成網(wǎng)獲得纖網(wǎng)；對(duì)纖網(wǎng)進(jìn)行分切，根據(jù)產(chǎn)品要求，逐層疊加至目標(biāo)克重；送入預(yù)針刺機(jī)，針刺加固成黃麻非織造材料；
[0011]步驟2:將栲膠粉末在攪拌下制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35% -45%的栲膠水溶液，將固化劑烏洛托品粉末溶于水，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% -35%的烏洛托品水溶液，將所述的烏洛托品水溶液加入到栲膠水溶液中，攪拌制得栲膠樹(shù)脂；
[0012]步驟3:將步驟I中的黃麻非織造材料封入模具，灌注步驟2所述的栲膠樹(shù)脂，直至黃麻非織造材料完全浸潤(rùn)后，從模具中取出，陰干，用平板硫化機(jī)模壓成型，得到黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板。
[0013]優(yōu)選地，所述的步驟2中的栲膠為由黑荊樹(shù)皮中提取的栲膠。
[0014]優(yōu)選地，所述的步驟2中的烏洛托品與栲膠粉末的重量比為6?10:100。
[0015]優(yōu)選地，所述的步驟3中的用平板硫化機(jī)模壓成型的溫度為100?150°C，總時(shí)間為4?7分鐘，具體模壓過(guò)程為:在施加壓力為6?8MPa的條件下模壓20?30s，停止施加壓力20?30s，在施加壓力為6?8MPa的條件下模壓20?30s，停止施加壓力20?30s，在施加壓力為6?8MPa的條件下模壓20?30s，停止施加壓力20?30s，在施加壓力為I?3MPa的條件下模壓120?240s。
[0016]優(yōu)選地，所述的步驟3中，在模壓成型后，在黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板上下兩側(cè)均勻施加I?2MPa的張力以釋放內(nèi)應(yīng)力，待其冷卻后，得到成品。
[0017]優(yōu)選地，所述的步驟3中的模具為可抽真空輔助樹(shù)脂傳遞的模具。
[0018]優(yōu)選地，所述的黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板中的纖維含量為40wt%_60wt%。
[0019]本發(fā)明中黃麻纖維的質(zhì)量輕、價(jià)廉、可生物降解，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，具有較高的比強(qiáng)度和比模量。而中國(guó)黃麻產(chǎn)量位居世界第二，給生產(chǎn)黃麻相關(guān)產(chǎn)品提供了巨大的原料儲(chǔ)備和低廉的成本。黃麻針刺非織造材料的面密度，可以根據(jù)實(shí)用要求或者實(shí)際生產(chǎn)條件靈活變動(dòng)。
[0020]本發(fā)明的所用樹(shù)脂原料取自黑荊樹(shù)皮，大大提高了本復(fù)合材料中的天然原料含量，相比傳統(tǒng)的石油基樹(shù)脂，可以說(shuō)這是一種可再生資源。由于其樹(shù)脂固化原理不同于傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂，從而避免生成甲醛氣體，此材料更為綠色環(huán)保，生產(chǎn)和使用過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生有害氣體甲醛。
[0021]本發(fā)明將黃麻纖維充分開(kāi)松處理，在經(jīng)過(guò)氣流成網(wǎng)機(jī)成網(wǎng)，按照產(chǎn)品要求的克重逐層疊加纖網(wǎng)，送入預(yù)針刺機(jī)加固成纖維氈。另一方面，用荊樹(shù)皮栲膠、烏洛托品和水調(diào)制栲膠樹(shù)脂。通過(guò)真空泵輔助抽吸，使得樹(shù)脂均勻浸漬黃麻纖維氈。取出預(yù)浸件，常溫下陰干多余水分后，平板硫化機(jī)上模壓成型，獲得最終的復(fù)合材料。熱壓加工過(guò)程中，根據(jù)黃麻非織造材料的厚度，選取不同的模壓厚度，可以獲得不同厚度的中密度纖維板。
[0022]本發(fā)明的黃麻增強(qiáng)栲膠樹(shù)脂中密度纖維板可以廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝潢材料，車(chē)用內(nèi)飾板材及包裝用材料等，用于替代現(xiàn)有酚醛樹(shù)脂和各種石油基樹(shù)脂制備的室內(nèi)裝飾用板材。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展路線并降低了成本。在板材性能測(cè)試中，拉伸強(qiáng)度為15.3-25.6MPa，拉伸模量為407.6-612.1MPa ;彎曲強(qiáng)度26.3MPa-33.8MPa