一種高性能木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種高性能木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)城市化建設(shè)迅速發(fā)展，城市廢棄木質(zhì)材料，如廢棄木質(zhì)家具、廢棄木質(zhì)地 板、廢棄建筑裝修木質(zhì)材料等，發(fā)生量越來越大。如何有效利用這些廢棄木質(zhì)材料，制造力 學(xué)性能優(yōu)良，耐水、耐腐、甲醛釋放低，尺寸穩(wěn)定性好，耐熱耐老化性能的木質(zhì)復(fù)合材料，一 直是社會(huì)關(guān)注和急待解決的重要問題。
[0003] 盡管刨花板、中密度纖維板（MDF)及木塑材料（WPC)已在家具制造、地板生產(chǎn)，以 及室內(nèi)裝修中得到了廣泛應(yīng)用，但由于刨花板和中密度纖維板耐水性、耐腐性不夠理想，在 室外使用受到了極大的限制。木塑材料雖有較好的耐水性和耐腐性，但由于耐熱耐老化性 差，及生產(chǎn)成本高，價(jià)格高企，難以廣泛推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題及現(xiàn)有木質(zhì)復(fù)合材料的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn) 有刨花板和中密度纖維板不耐水及其尺寸不穩(wěn)定性、防腐性能差，及克服木塑材料耐熱老 化性能不理想的缺點(diǎn)，提供一種耐水、耐腐、力學(xué)性能優(yōu)良、尺寸穩(wěn)定性好、甲醛釋放低，具 有一定的耐熱耐老化性能和較高力學(xué)性能的木質(zhì)復(fù)合材料的制備方法。該方法無需纖維分 離及其干燥工序，工藝簡(jiǎn)單，能耗低。采用粉狀熱固性樹脂及增濕處理方法，制得表面光滑、 性能優(yōu)良，可用作家具、地板、建筑裝修等材料；還可通過模具模壓制成日常生活用品、家具 部件或吊扇部件。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法獲得的高性能木質(zhì)復(fù)合材料。
[0006] 本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供上述高性能木質(zhì)復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種高性能木質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，包括下述步驟：
[0009] (1)將廢棄木質(zhì)材料剔除金屬、塑料等五金件，及泥沙等雜質(zhì)，得到干凈的木質(zhì)材 料原料，將干凈的木質(zhì)材料原料粉碎成10~1〇〇目數(shù)的原料；
[0010] ⑵將粉狀熱固性樹脂施加到步驟⑴制得的原料中，并攪拌均勻；
[0011] (3)將步驟（2)混合均勻的物料均勻鋪裝，并預(yù)壓成型為具有一定長(zhǎng)度、寬度和厚 度的板坯；
[0012] (4)對(duì)步驟（3)制得的板坯表面進(jìn)行均勻增濕處理；
[0013] (5)對(duì)步驟（4)增濕處理好的板坯采用多段卸壓工藝熱壓，得到所述高性能木質(zhì) 復(fù)合材料。
[0014] 步驟（1)中所述的廢棄木質(zhì)材料包括城市廢棄木質(zhì)材料、木材砍伐枝椏材、森林 間伐枝椏材和木材加工剩余物中的至少一種。含水率較高的原料，要求堆放，使其含水率降 至16%及以下，再用打碎機(jī)、再磨碎機(jī)制備為10~100目數(shù)的原料。
[0015] 所述城市廢棄木質(zhì)材料包括廢棄的貼面刨花板、中密度纖維板及實(shí)木家具等木質(zhì) 家具，廢棄木質(zhì)地板和廢棄建筑裝修木質(zhì)材料等中的至少一種。
[0016] 步驟⑵中所述粉狀熱固性樹脂指粉狀酚醛樹脂；所述熱固性樹脂施膠量為8~ 30%〇
[0017] 步驟（2)中還包括添加填料到步驟（1)制得的原料中，進(jìn)一步增加木質(zhì)復(fù)合材料 性能；所述的填料包括木纖維、石英和云母等中的至少一種；所述木纖維的添加方式是鋪 裝在表層或是與原料和粉狀熱固性樹脂攪拌混合，所述石英和云母的添加方式是直接鋪裝 在芯層或是與原料和粉狀熱固性樹脂攪拌混合。
[0018] 所述填料加入量為步驟（1)粉碎后的原料質(zhì)量的3%~15%。
[0019] 步驟（4)所述的增濕處理包括采用專用噴、涂、灑裝備，及噴蒸汽式熱壓機(jī)噴蒸增 濕劑進(jìn)行增濕處理，增濕劑包括自來水或具有添加劑的混合水，增濕量（即增濕劑的量）為 步驟（1)粉碎后的原料質(zhì)量的3%~12%。
[0020] 步驟（5)所述的熱壓工藝，熱壓溫度150~180°C，熱壓壓力為1. 8~3. 5MPa，熱 壓時(shí)間每1mm板厚為30~45s ;卸壓壓力降到0. 8~1. 3MPa時(shí)，保壓15~30s，然后再緩 慢卸壓至零。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制得的高性能木質(zhì)復(fù)合材料。
[0022] 上述高性能木質(zhì)復(fù)合材料可以用作家具或建筑裝修材料，還可以通過模具模壓制 成各種日常生活用品如花盆、電氣外殼、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件等。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0024] (1)本發(fā)明制得的木質(zhì)復(fù)合材料，不添加防水劑，且具有耐水、耐腐、耐熱，以及力 學(xué)性能優(yōu)良、尺寸穩(wěn)定性好、甲醛釋放低等性能，克服了現(xiàn)有刨花板和中密度纖維板不耐水 及其尺寸不穩(wěn)定性、防腐性能差，及克服木塑材料耐熱老化性能不理想的缺點(diǎn)。
[0025] (2)本發(fā)明制得的木質(zhì)復(fù)合材料耐水性能優(yōu)良，既可用于室內(nèi)干燥環(huán)境或諸如廚 房、衛(wèi)生間潮濕的環(huán)境，也可在室外使用。
[0026] (3)本發(fā)明方法中采用的原料無需纖維分離及其干燥工序，工藝簡(jiǎn)單，耗能少。此 外，本發(fā)明方法中采用粉狀熱固性樹脂及增濕處理的方法，使制得的木質(zhì)復(fù)合材料表面光 滑、性能優(yōu)良，可用作家具、地板、建筑裝修等材料，還可以通過模具模壓制成各種日常生活 用品如花盆、電氣外殼、鞋底等，以及家具部件、吊扇部件等。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明原料均勻混合、成型和熱壓而成的木質(zhì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明原料均勻混合和成型后，再將木纖維鋪裝表層熱壓而成的木質(zhì)復(fù)合 材料結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] -種高性能木質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，包括下述步驟：
[0032] (1)將廢棄的貼面刨花板和中密度纖維板家具剔除雜質(zhì)后粉碎成40~60目數(shù)、含 水率為12 %的原料；
[0033] (2)將粉狀酚醛樹脂均勻施加到步驟（1)制得的原料中，并采用高速混合機(jī)混合 均勻，施膠量為15% ;
[0034] (3)將步驟（2)混合均勻的物料均勻鋪裝并預(yù)壓成一定長(zhǎng)度、寬度、厚度的板坯；
[0035] (4)用手動(dòng)氣壓噴霧裝置噴灑水分，增濕處理步驟（3)制得的板坯表面，增濕量為 步驟（1)粉碎后的原料質(zhì)量的5% ;
[0036] (5)對(duì)步驟（4)增濕處理好的板坯采用三段降壓熱壓工藝，在熱壓溫度180°C，熱 壓壓力3. 5MPa，熱壓時(shí)間為180s條件下，壓制得到高性能木質(zhì)復(fù)合材料Pw5，其中，在降壓階 段，壓力降到1. IMPa時(shí)，保壓30s，然后再緩慢卸壓至零。木質(zhì)復(fù)合材料Pw5結(jié)構(gòu)示意圖如 圖1所示。
[0037] 按照上述工藝，除了步驟（4)中增濕量分別為步驟（1)粉碎后的原料質(zhì)量的0%、 10%，分別制得高性能木質(zhì)復(fù)合材料p w(]和P
[0038] 通過上述方法壓制公稱厚度為6. 0mm的木質(zhì)復(fù)合材料Pw。、Pw5和P wl。，按GB/ T17657-2013人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法，測(cè)定密度、含水率、24h吸水膨脹率、 靜曲強(qiáng)度、彈性模量和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)果見表1。
[0039] 表1板材物理力學(xué)性能結(jié)果表
[0041] 注：Pw。、Pw5、Pwl。分別為增濕量0%、5%、10%的板材。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] -種高性能木質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，包括下述步驟：
[0044] (1)將廢棄的貼面刨花板和中密度纖維板家具剔除雜質(zhì)后粉碎成60目數(shù)、含水率 為12 %的原料；
[0045] (2)將粉狀酚醛樹脂均勻施加到步驟（1)制得的原料中，并采用高速混合機(jī)混合 均勻，施膠量為15% ;
[0046] (3)將步驟（2)混合均勻的物料均勻鋪裝并預(yù)壓成一定長(zhǎng)度、寬度、厚度的板坯， 然后再在板坯表面均勻鋪裝木纖維，并進(jìn)行預(yù)壓；其中木纖維尺寸：大于14目為18%， 28~100目為56%，小于200目為16%，施加量為5% ;
[0047] (4)用手動(dòng)氣壓噴霧裝置噴灑水分，增濕處理步驟⑶制得的板坯表面，增濕量為 步驟（1)粉碎后的原料質(zhì)量的5% ;
[0048] (5)對(duì)步驟⑷增濕處理好的板坯采用