一種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明以鋸末、秸稈、木屑等生物質(zhì)為原料，在一定的溫度與壓力下，經(jīng)過(guò)機(jī)械擠壓模具壓制，使原料顆粒重新排列，原料纖維緊密黏結(jié)，形成具有一定形狀的棒材。生物質(zhì)固化壓制而成的機(jī)制棒與廢舊塑料相融合，在炭化爐中經(jīng)過(guò)干燥、預(yù)炭化、炭化、保溫后，形成一種具有連通孔結(jié)構(gòu)的多孔碳素材料——木質(zhì)陶瓷，將木質(zhì)陶瓷應(yīng)用于樹(shù)脂基復(fù)合材料制成樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。本發(fā)明將木質(zhì)陶瓷用于樹(shù)脂基復(fù)合材料，樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料既保留了木質(zhì)陶瓷的特點(diǎn)，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)形成了具有透明效果且具有吸附功能與凈化功能的新型裝飾材料，它同時(shí)具備植物纖維和高分子材料的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】-種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法，屬于新型裝飾設(shè)計(jì)材料技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今，工業(yè)化高速發(fā)展的今天，一方面人類對(duì)自然的開(kāi)發(fā)利用達(dá)到前所未有的程 度；另一方面是將地球上的各種資源W能源和材料的形式不斷無(wú)節(jié)制地消耗，同時(shí)將大量 使用過(guò)的廢棄物排放到環(huán)境中造成污染，形成惡性循環(huán)。因此生產(chǎn)環(huán)境友好型樹(shù)脂基木質(zhì) 陶瓷復(fù)合材料是當(dāng)今發(fā)展的一個(gè)方向。
[0003] 自日本青森工業(yè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的岡部敏敢博±等人于1990年采用木質(zhì)廢棄物如廢紙、 木屑等首次成功開(kāi)發(fā)出碳木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料W后，木質(zhì)陶瓷的研究就引起了世人的普遍關(guān) 注?；痑o等采用雞糞和酷酵樹(shù)脂、在80(TC炭化制備得到了雞糞基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。
[0004] Iizuka等W中密度纖維板與酷酵樹(shù)脂為原料，將浸潰酷酵樹(shù)脂的中密度纖維板于 135C進(jìn)行干燥處理1化后，在300- 280(TC氮?dú)獗Ｗo(hù)下制備了中密度纖維板基木質(zhì)陶瓷復(fù) 合材料。
[0005] 吳文濤W麥枯、酷酵樹(shù)脂、酒精、固化劑為原料，將原料按照一定比例混合后制成 逐體然后炭化制備麥枯木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，同時(shí)分析溫度升溫變化對(duì)材料性能的影響。
[0006] 涂建華、張利波、彭金輝等采用煙草廢棄物煙桿與酷酵樹(shù)脂為原料，在500-150(TC下炭化制備了煙桿基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。
[0007] 錢軍民、金志浩等W酷酵樹(shù)脂和極木木粉為原料，將浸潰酷酵樹(shù)脂的極木木粉經(jīng) 過(guò)預(yù)固化后，在真空電阻爐中800- 170(TC下真空炭化制得了極木基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。
[0008] 宋強(qiáng)、王洪等W枯桿纖維為基體，W不鎊鋼纖維和碳纖維為增強(qiáng)體，W酷酵樹(shù)脂為 粘合劑，采用非織造加工工藝使枯桿纖維體與不鎊鋼纖維、碳纖維相互融合與交織，制備了 枯桿纖維基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，并進(jìn)行了性能測(cè)試。
[0009] 1932年樹(shù)脂基復(fù)合材料首先誕生于美國(guó)。美國(guó)1940年首次W熱固性樹(shù)脂為基體， 玻璃纖維為增強(qiáng)材料，通過(guò)采用手糊工藝制備了軍用雷達(dá)罩和飛機(jī)油箱，開(kāi)辟了樹(shù)脂基復(fù) 合材料在軍事工業(yè)中的應(yīng)用先河。
[0010] 我國(guó)樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究利用始于20世紀(jì)60年代，通過(guò)采用手糊工藝制備了 樹(shù)脂基復(fù)合材料漁船，同時(shí)通過(guò)采用層壓和卷制工藝制備了樹(shù)脂基復(fù)合材料板材等產(chǎn)品。 同時(shí)隨著材料科學(xué)技術(shù)W及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，一些新型產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生如碳纖維片材補(bǔ)強(qiáng)建 筑結(jié)構(gòu)、拉擠復(fù)合材料口窗、RTM制品等。
[0011] 廢棄的木料、紙、農(nóng)作物枯桿等，若不經(jīng)適當(dāng)處理，就會(huì)給環(huán)境帶來(lái)負(fù)擔(dān)；但若將其 制成復(fù)合材料，不僅對(duì)減少環(huán)境污染具有重要的意義，而且可W開(kāi)發(fā)出新型環(huán)境友好型樹(shù) 脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，且具有很多優(yōu)異的性能，如良好的電學(xué)性能、高比表面積、消聲性 能和耐腐蝕性能等。因此，在許多工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如用作吸附劑、催化劑載 體、隔熱材料、自潤(rùn)滑材料、溫度和濕度傳感器、阻尼材料、電磁屏蔽材料等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了有效利用現(xiàn)有資源，解決資源浪費(fèi)與環(huán)境污染的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種樹(shù) 脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法，利用該方法制備的樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料可用于各 種建筑及裝飾。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 它的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：本發(fā)明W銀末、枯桿、木屑等生物質(zhì)為原料，在一定的溫度與壓力下， 經(jīng)過(guò)機(jī)械擠壓模具壓制，使原料顆粒重新排列，原料纖維緊密黏結(jié)，形成具有一定形狀的棒 材。生物質(zhì)固化壓制而成的機(jī)制棒與廢舊塑料相融合，在炭化爐中經(jīng)過(guò)干燥、預(yù)炭化、炭化、 保溫后，形成一種具有連通孔結(jié)構(gòu)的多孔碳素材料一木質(zhì)陶瓷，將木質(zhì)陶瓷應(yīng)用于樹(shù)脂 基復(fù)合材料制成樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。
[0014] 制備過(guò)程如下： 1. 1生物質(zhì)壓縮成型工藝流程： (1) 物料收集：收集銀末、枯桿、木屑等生物質(zhì)； (2) 物料粉碎；運(yùn)用鍵片式粉碎機(jī)對(duì)收集的物料進(jìn)行粉碎處理，一般需要將90%左右的 物料粉碎至2mm W下，而尺寸較大的樹(shù)皮、木材廢料等，第一次粉碎只能將原料破碎至20mm 左右，經(jīng)過(guò)二次粉碎才能將原料粉碎到5mm W下，有時(shí)需要進(jìn)行H次或多次粉碎來(lái)完成。對(duì) 于較粗大的木材廢料，一般先用木材切片機(jī)切成小片，再用鍵片式粉碎機(jī)將其粉碎； (3) 干燥；運(yùn)用立式氣流干燥機(jī)對(duì)物料進(jìn)行干燥，因生物質(zhì)原料含水量過(guò)低或過(guò)高時(shí)， 生物質(zhì)原料均不易成型。銀末、枯桿、木屑等物料當(dāng)含水率范圍為6% -10%時(shí)會(huì)產(chǎn)生良好的 擠壓效果； (4) 加熱；螺旋擠壓成型機(jī)溫度設(shè)定；1區(qū)245°C、2區(qū)255°C、3區(qū)265°C、4區(qū)265C、機(jī) 頭 265 C ; (5) 保型；螺旋擠壓成型機(jī)工作過(guò)程是：將粉碎的物料經(jīng)干燥后，從料斗連續(xù)加入，由 螺旋推擠入成型套筒中，并經(jīng)螺桿壓成帶孔的棒，成品連續(xù)從成型套筒中擠出?？輻U機(jī)制棒 由切割機(jī)按一定長(zhǎng)度切斷，溫度由控制器控制，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)可自動(dòng)斷電。
[0015] 1.2木質(zhì)陶瓷的制備 (1) 試驗(yàn)原料：選用高為5cm，外直徑7cm六邊圓柱體木棒六塊、細(xì)沙、駿甲基纖維素與 水調(diào)配溶液，其駿甲基纖維素與水的比例為1:10、廢舊塑料袋、防火租；試驗(yàn)設(shè)備：塑料袋； 防火租；25 X 25 X IOcm鐵盒；H段式親道塞； (2) 鐵盒中每個(gè)塑料袋包裹一根木棒，上鋪防火租，0 - 27CTC時(shí)間控制在Ih，27(TC保 溫她斷電，在H段式親道塞中保溫至第二天；0-38(TC時(shí)間控制在3.化；38(TC保溫她斷 電，保溫至第二天取出。
[0016] 1. 3樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備 (1) 試驗(yàn)原料；試驗(yàn)W不飽和聚醋作為主要原材料，W異辛酸鉆為催化劑，W過(guò)氧化甲 己麗為固化劑，W枯桿末為輔助材料； (2) 第一層；5〇1111不飽和聚醋溶液+0.51111異辛酸鉆溶液+0.51111過(guò)氧化甲己麗溶液，不 飽和聚醋與異辛酸鉆溶液的攬拌時(shí)間控制在40-60min，目的是達(dá)到溶液的均勻，不飽和聚 醋與異辛酸鉆配比溶液中加入過(guò)氧化甲己麗溶液后的攬拌時(shí)間控制在8 - IOmin ; (3) 第二層：木質(zhì)陶瓷炭塊浸濕3次，底層粘貼在第一層溶液上； (4) 第H層；350ml不飽和聚醋溶液+3. 5ml異辛酸鉆溶液+3. 5ml過(guò)氧化甲己麗溶液； (5) 加入Ig的枯桿末，制得半透明的樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，保持了生物質(zhì)的質(zhì)樸 效果。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將木質(zhì)陶瓷用于樹(shù)脂基復(fù)合材料，樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷 復(fù)合材料既保留了木質(zhì)陶瓷的特點(diǎn)，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)形成了具有透明效果且具有吸附功能 與凈化功能的新型裝飾材料。此新型裝飾材料同時(shí)具備植物纖維和高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，解 決了塑料、農(nóng)業(yè)廢棄資源的再生利用問(wèn)題。
[001引

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】： 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 圖1為螺旋擠壓成型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2為枯桿機(jī)制棒。
[0021] 圖3為枯桿機(jī)制棒切片。
[0022] 圖4為不飽和聚醋溶液。
[0023] 圖5為不飽和聚醋溶液中加入2%的異辛酸鉆溶液。
[0024] 圖6為加入枯桿屑的半透明效果樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料。

【具體實(shí)施方式】
[00巧]一種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備過(guò)程如下： 1.1生物質(zhì)壓縮成型工藝流程： (1) 物料收集：收集銀末、枯桿、木屑等生物質(zhì)； (2) 物料粉碎；運(yùn)用鍵片式粉碎機(jī)對(duì)收集的物料進(jìn)行粉碎處理，一般需要將90%左右的 物料粉碎至2mm W下，而尺寸較大的樹(shù)皮、木材廢料等，第一次粉碎只能將原料破碎至20mm 左右，經(jīng)過(guò)二次粉碎才能將原料粉碎到5mm W下，有時(shí)需要進(jìn)行H次或多次粉碎來(lái)完成。對(duì) 于較粗大的木材廢料，一般先用木材切片機(jī)切成小片，再用鍵片式粉碎機(jī)將其粉碎。
[0026] (3)干燥；運(yùn)用立式氣流干燥機(jī)對(duì)物料進(jìn)行干燥，因生物質(zhì)原料含水量過(guò)低或過(guò)高 時(shí)，生物質(zhì)原料均不易成型。銀末、枯桿、木屑等物料當(dāng)含水率范圍為6% -10%時(shí)會(huì)產(chǎn)生良 好的擠壓效果； (4) 加熱；螺旋擠壓成型機(jī)溫度設(shè)定；1區(qū)245°C、2區(qū)255°C、3區(qū)265°C、4區(qū)265C、機(jī) 頭 265 C ; (5) 保型；螺旋擠壓成型機(jī)工作過(guò)程是：將粉碎的物料經(jīng)干燥后，從料斗連續(xù)加入，由 螺旋推擠入成型套筒中，并經(jīng)螺桿壓成帶孔的棒，成品連續(xù)從成型套筒中擠出?？輻U機(jī)制棒 由切割機(jī)按一定長(zhǎng)度切斷，溫度由控制器控制，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)可自動(dòng)斷電。
[0027] 1. 2木質(zhì)陶瓷的制備 (1) 試驗(yàn)原料：選用高為5cm，外直徑7cm六邊圓柱體木棒六塊、細(xì)沙、駿甲基纖維素與 水調(diào)配溶液、廢舊塑料袋、防火租；試驗(yàn)設(shè)備：塑料袋；防火租；25X25X IOcm鐵盒；H段式 親道塞； (2) 鐵盒中每個(gè)塑料袋包裹一根木棒，上鋪防火租，0 -27(TC時(shí)間控制在Ih，27(TC保 溫她斷電，在H段式親道塞中保溫至第二天；0-38(TC時(shí)間控制在3.化；38(TC保溫她斷 電，保溫至第二天取出； 1. 3樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備 (1) 試驗(yàn)原料；試驗(yàn)W不飽和聚醋作為主要原材料，W異辛酸鉆為催化劑，W過(guò)氧化甲 己麗為固化劑，W枯桿末為輔助材料； (2) 第一層；5〇1111不飽和聚醋溶液+0.51111異辛酸鉆溶液+0.51111過(guò)氧化甲己麗溶液，不 飽和聚醋與異辛酸鉆溶液的攬拌時(shí)間控制在40-60min，目的是達(dá)到溶液的均勻，不飽和聚 醋與異辛酸鉆配比溶液中加入過(guò)氧化甲己麗溶液后的攬拌時(shí)間控制在8 - IOmin ; (3) 第二層：木質(zhì)陶瓷炭塊浸濕3次，底層粘貼在第一層溶液上； (4) 第H層；350ml不飽和聚醋溶液+3. 5ml異辛酸鉆溶液+3. 5ml過(guò)氧化甲己麗溶液； (5) 加入Ig的枯桿末，制得半透明的樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，保持了生物質(zhì)的質(zhì)樸 效果。
[002引 1. 4正交試驗(yàn) 試驗(yàn)方案采用正交設(shè)計(jì)軟件，W不飽和聚醋、異辛酸鉆、過(guò)氧化甲己麗、枯桿末為因素， 每個(gè)因素采用H個(gè)不同的水平設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)方案。
[0029] 表1正交試驗(yàn)因素水平表

【權(quán)利要求】
1. 一種樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：其制備過(guò)程如下： 1. 1生物質(zhì)壓縮成型工藝流程： (1) 物料收集：收集鋸末、秸桿、木屑等生物質(zhì)； (2) 物料粉碎：運(yùn)用錘片式粉碎機(jī)對(duì)收集的物料進(jìn)行粉碎處理，一般需要將90%左右的 物料粉碎至2mm以下，而尺寸較大的樹(shù)皮、木材廢料等，第一次粉碎只能將原料破碎至20_ 左右，經(jīng)過(guò)二次粉碎才能將原料粉碎到5_以下，有時(shí)需要進(jìn)行三次或多次粉碎來(lái)完成；對(duì) 于較粗大的木材廢料，一般先用木材切片機(jī)切成小片，再用錘片式粉碎機(jī)將其粉碎； (3) 干燥：運(yùn)用立式氣流干燥機(jī)對(duì)物料進(jìn)行干燥，因生物質(zhì)原料含水量過(guò)低或過(guò)高時(shí)， 生物質(zhì)原料均不易成型，鋸末、秸桿、木屑等物料當(dāng)含水率范圍為6% -10%時(shí)會(huì)產(chǎn)生良好的 擠壓效果； (4) 加熱：螺旋擠壓成型機(jī)溫度設(shè)定：1區(qū)245°C、2區(qū)255°C、3區(qū)265°C、4區(qū)265°C、機(jī) 頭 265°C ; (5) 保型：螺旋擠壓成型機(jī)工作過(guò)程是：將粉碎的物料經(jīng)干燥后，從料斗連續(xù)加入，由 螺旋推擠入成型套筒中，并經(jīng)螺桿壓成帶孔的棒，成品連續(xù)從成型套筒中擠出；秸桿機(jī)制棒 由切割機(jī)按一定長(zhǎng)度切斷，溫度由控制器控制，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)可自動(dòng)斷電； 1. 2木質(zhì)陶瓷的制備 (1) 試驗(yàn)原料：選用高為5cm，外直徑7cm六邊圓柱體木棒六塊、細(xì)沙、羧甲基纖維素與 水調(diào)配溶液，其羧甲基纖維素與水的比例為1:10、廢舊塑料袋、防火氈；試驗(yàn)設(shè)備：塑料袋； 防火氈；25X25 X 10cm鐵盒；三段式輥道窯； (2) 鐵盒中每個(gè)塑料袋包裹一根木棒，上鋪防火氈，0-270°C時(shí)間控制在lh，270°C保 溫8h斷電，在三段式輥道窯中保溫至第二天；0-380°C時(shí)間控制在3. 5h ;380°C保溫8h斷 電，保溫至第二天取出； 1. 3樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料的制備 (1) 試驗(yàn)原料：試驗(yàn)以不飽和聚酯作為主要原材料，以異辛酸鈷為催化劑，以過(guò)氧化甲 乙酮為固化劑，以秸桿末為輔助材料； (2) 第一層：50ml不飽和聚酯溶液+0. 5ml異辛酸鈷溶液+0. 5ml過(guò)氧化甲乙酮溶液，不 飽和聚酯與異辛酸鈷溶液的攪拌時(shí)間控制在40-60min，目的是達(dá)到溶液的均勻，不飽和聚 酯與異辛酸鈷配比溶液中加入過(guò)氧化甲乙酮溶液后的攪拌時(shí)間控制在8 - lOmin ; (3) 第二層：木質(zhì)陶瓷炭塊浸濕3次，底層粘貼在第一層溶液上； (4) 第三層：350ml不飽和聚酯溶液+3. 5ml異辛酸鈷溶液+3. 5ml過(guò)氧化甲乙酮溶液； (5) 加入lg的秸桿末，制得半透明的樹(shù)脂基木質(zhì)陶瓷復(fù)合材料，保持了生物質(zhì)的質(zhì)樸 效果。
【文檔編號(hào)】C04B35/524GK104261869SQ201410507716
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】崔昊, 李慶德, 鹿飛, 于洋, 滕菲 申請(qǐng)人:齊齊哈爾大學(xué)