本發(fā)明涉及木材技術領域，尤其是涉及一種高強度木材材料。
背景技術：
木塑復合材料是由木質或其他纖維素材料和熱塑性塑料統(tǒng)配溫成型加工制成的復合材料，雖然其優(yōu)點眾多，但中國的木塑產品在應用方面仍存在一定的局限性和缺陷。木塑產品在使用過程中存在力學強度不夠、耐熱性能不佳，及熱膨脹系數(shù)大等缺陷，作為地面鋪板等用材時，材料的摩擦學性能尚不理想。為改善上述局限性并彌補缺陷，同時擴大替代木制產品的優(yōu)勢，研發(fā)高填充量植物纖維、高性能木塑復合材料產品將是企業(yè)和市場的主導方向。
目前，玻璃纖維在木塑復合材料中的研究和應用較少，有關其性能的研究報迫尚不多見，而結合材料的實際工況進行的相關研究報道更為鮮見。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種采用玻璃纖維的高強度木材材料，本發(fā)明能夠具備有良好的耐磨性能，而且還能具備有較高的強度，結構簡單，使用壽命長。
本發(fā)明的技術方案為：一種高強度木材材料，由復合芯板和強化板貼合而成，所述復合芯板的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：22-34份；
慈竹粉：16-29份；
無堿性短切玻璃纖維：11-19份；
高密度聚乙烯：4-9份；
動物骨粉9-16份；
玄武巖纖維：16-23份；
甘露醇：17-21份；
硅烷偶聯(lián)劑7-15份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為100-150微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為250-450微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為120-160微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為500-750um。
進一步的，所述復合芯板的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：25-28份；
慈竹粉：18-22份；
無堿性短切玻璃纖維：13-16份；
高密度聚乙烯：5-7份；
動物骨粉11-14份；
玄武巖纖維：19-21份；
甘露醇：17-20份；
硅烷偶聯(lián)劑9-11份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為120-140微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為280-350微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為130-150微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為550-650um。
更進一步的，所述復合芯板的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：27份；
慈竹粉：20份；
無堿性短切玻璃纖維：15份；
高密度聚乙烯：6份；
動物骨粉12份；
玄武巖纖維：20份；
甘露醇：19份；
硅烷偶聯(lián)劑10份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為130微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為320微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為135微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為600um。
本發(fā)明中，所述復合芯板可采用本領域中冷壓、熱壓、擠出等任一現(xiàn)有技術加工得到。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為5-8mm，直徑為13-18um。
進一步的，所述動物骨粉為雞骨粉、豬骨粉、牛骨粉、羊骨粉、魚骨粉中的任一種或兩種的混合物。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在0.5mol/l-2.5mol/l的小蘇打水中浸泡1.5-3h后瀝干，控制反應溫度25-37℃、料水比1:5-1:8、加酶量500-900u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應40-60min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木包括沈檀、檀香、綠檀、紫檀、黑檀、紅檀、金藥檀中的至少一種。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為450-530℃，時間為1-1.5h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為920-1050℃，時間為55-70min。
進一步的，所述強化板包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板的外層強化板。
進一步的，所述強化板與復合芯板之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
在眾多植物中，竹材的生長周期短且資源豐富，而四川地區(qū)的竹資源尤為豐富。竹材性能優(yōu)異，但由于其特殊的生長結構，利用率不高。將竹材運用于木塑復合材料中，不僅可以替代木材并提高其利用率，高填充量的竹纖維連可以進一步地降低木塑復合材料的成本。
玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，具有耐高溫、機械強度高且硬度大等特點，選擇玻璃纖維作為木塑復合材料的改性填料，一方面在于纖維材料對復合材料的增強效果比顆粒狀無機填料的好；另一方面是希望能利用玻璃纖維的特性彌補木塑復合材料在應用過程中易于出現(xiàn)的缺陷，使復合材料在具有良好性能的同時，降低材料的生產成本。此外，根據(jù)纖維的增強原理，只有纖維長度在臨界長度以上時才能充分發(fā)揮纖維的增強作用。在成型工藝允許的條件下，選擇較長的玻璃纖維增強復合材料時，增強效果更為明顯。
本發(fā)明通過檀香木粉、慈竹粉、無堿性短切玻璃纖維的協(xié)效復配作用，形成高強度的空間排布結構以及規(guī)則層狀結構，再通過甘露醇、硅烷偶聯(lián)劑的作用增強其連接強度。通過對本發(fā)明斷面形貌的觀察，各組分的相界面模糊，存在包裹與被包裹的連接方式，同時還存在部分孔洞，說明甘露醇、硅烷偶聯(lián)劑可有效改善檀香木粉與慈竹粉、無堿性短切玻璃纖維之間的界面結合，但粒徑較大的纖維之間容易搭橋，使得纖維與纖維之間以及纖維與基體之間易產生孔隙，進而減弱了結合力的作用，因此本發(fā)明中通過采用不同粒徑的纖維搭配，避免材料在受力時產生應力集中的現(xiàn)象。
本發(fā)明提供一種采用玻璃纖維的高強度木材材料，本發(fā)明能夠具備有良好的耐磨性能，而且還能具備有較高的強度，結構簡單，使用壽命長。
本發(fā)明在木材原料中加入了檀香木粉，可以很好的利用檀香木本身特有的味
道、防蟲防霉性能、中醫(yī)保健功能，是一種功能強大的木板。同時本發(fā)明采用的是檀香木制造工藝品時的下腳料，或者采用無法制備成工藝品的檀香樹的外皮、枝干部分，使得原材料成本較低，有利于推廣應用。
本發(fā)明采用煅燒后的慈竹粉末與檀香木粉末配合，可以避開其易開裂、出油、易溶、受溫度濕度影響大的缺點，更好的發(fā)揮檀香木的性能優(yōu)點。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
一種高強度木材材料，由復合芯板1和強化板2貼合而成，所述復合芯板1的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：27份；
慈竹粉：20份；
無堿性短切玻璃纖維：15份；
高密度聚乙烯：6份；
動物骨粉12份；
玄武巖纖維：20份；
甘露醇：19份；
硅烷偶聯(lián)劑10份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為130微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為320微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為135微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為600um。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為6mm，直徑為15um。
進一步的，所述動物骨粉為魚骨粉。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在1.5mol/l的小蘇打水中浸泡2h后瀝干，控制反應溫度30℃、料水比1:7、加酶量700u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應50min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木為沈檀。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為480℃，時間為1.2h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為970℃，時間為62min。
進一步的，所述強化板2包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板1的外層強化板2。
進一步的，所述強化板2與復合芯板1之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
將本發(fā)明制備得到密度為0.5g/cm2、厚度為25mm的木材，其彈性模量為28920mpa，靜曲強度174mpa、煮沸內結合強度0.20mpa。
在眾多植物中，竹材的生長周期短且資源豐富，而四川地區(qū)的竹資源尤為豐富。竹材性能優(yōu)異，但由于其特殊的生長結構，利用率不高。將竹材運用于木塑復合材料中，不僅可以替代木材并提高其利用率，高填充量的竹纖維連可以進一步地降低木塑復合材料的成本。
玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，具有耐高溫、機械強度高且硬度大等特點，選擇玻璃纖維作為木塑復合材料的改性填料，一方面在于纖維材料對復合材料的增強效果比顆粒狀無機填料的好；另一方面是希望能利用玻璃纖維的特性彌補木塑復合材料在應用過程中易于出現(xiàn)的缺陷，使復合材料在具有良好性能的同時，降低材料的生產成本。此外，根據(jù)纖維的增強原理，只有纖維長度在臨界長度以上時才能充分發(fā)揮纖維的增強作用。在成型工藝允許的條件下，選擇較長的玻璃纖維增強復合材料時，增強效果更為明顯。
本發(fā)明通過檀香木粉、慈竹粉、無堿性短切玻璃纖維的協(xié)效復配作用，形成高強度的空間排布結構以及規(guī)則層狀結構，再通過甘露醇、硅烷偶聯(lián)劑的作用增強其連接強度。通過對本發(fā)明斷面形貌的觀察，各組分的相界面模糊，存在包裹與被包裹的連接方式，同時還存在部分孔洞，說明甘露醇、硅烷偶聯(lián)劑可有效改善檀香木粉與慈竹粉、無堿性短切玻璃纖維之間的界面結合，但粒徑較大的纖維之間容易搭橋，使得纖維與纖維之間以及纖維與基體之間易產生孔隙，進而減弱了結合力的作用，因此本發(fā)明中通過采用不同粒徑的纖維搭配，避免材料在受力時產生應力集中的現(xiàn)象。
本發(fā)明提供一種采用玻璃纖維的高強度木材材料，本發(fā)明能夠具備有良好的耐磨性能，而且還能具備有較高的強度，結構簡單，使用壽命長。
本發(fā)明在木材原料中加入了檀香木粉，可以很好的利用檀香木本身特有的味
道、防蟲防霉性能、中醫(yī)保健功能，是一種功能強大的木板。同時本發(fā)明采用的是檀香木制造工藝品時的下腳料，或者采用無法制備成工藝品的檀香樹的外皮、枝干部分，使得原材料成本較低，有利于推廣應用。
本發(fā)明采用煅燒后的慈竹粉末與檀香木粉末配合，可以避開其易開裂、出油、易溶、受溫度濕度影響大的缺點，更好的發(fā)揮檀香木的性能優(yōu)點。
實施例2
一種高強度木材材料，由復合芯板1和強化板2貼合而成，所述復合芯板1的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：22份；
慈竹粉：29份；
無堿性短切玻璃纖維：11份；
高密度聚乙烯：9份；
動物骨粉9份；
玄武巖纖維：16份；
甘露醇：21份；
硅烷偶聯(lián)劑7份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為150微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為450微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為160微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為750um。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為8mm，直徑為18um。
進一步的，所述動物骨粉為雞骨粉。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在2.5mol/l的小蘇打水中浸泡3h后瀝干，控制反應溫度37℃、料水比1:8、加酶量900u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應60min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木為檀香。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為530℃，時間為1.5h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為1050℃，時間為70min。
進一步的，所述強化板2包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板1的外層強化板2。
進一步的，所述強化板2與復合芯板1之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
將本發(fā)明制備得到密度為0.5g/cm2、厚度為25mm的木材，彈性模量為22370mpa，靜曲強度119mpa、煮沸內結合強度0.35mpa。
實施例3
一種高強度木材材料，由復合芯板1和強化板2貼合而成，所述復合芯板1的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：34份；
慈竹粉：16份；
無堿性短切玻璃纖維：19份；
高密度聚乙烯：4份；
動物骨粉16份；
玄武巖纖維：16份；
甘露醇：21份；
硅烷偶聯(lián)劑7份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為100微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為250微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為120微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為500um。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為5mm，直徑為13um。
進一步的，所述動物骨粉為豬骨粉、魚骨粉中的任一種或兩種的混合物。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在0.5mol/l的小蘇打水中浸泡1.5h后瀝干，控制反應溫度25℃、料水比1:5、加酶量500u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應40min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木為黑檀。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為450℃，時間為1h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為920℃，時間為55min。
進一步的，所述強化板2包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板1的外層強化板2。
進一步的，所述強化板2與復合芯板1之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
將本發(fā)明制備得到密度為0.5g/cm2、厚度為25mm的木材，彈性模量為22710mpa，靜曲強度120mpa、煮沸內結合強度0.35mpa。
實施例4
一種高強度木材材料，由復合芯板1和強化板2貼合而成，所述復合芯板1的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：25份；
慈竹粉：18份；
無堿性短切玻璃纖維：13份；
高密度聚乙烯：5份；
動物骨粉11份；
玄武巖纖維：19份；
甘露醇：17份；
硅烷偶聯(lián)劑9份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為140微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為350微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為150微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為650um。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為8mm，直徑為18um。
進一步的，所述動物骨粉為豬骨粉、牛骨粉兩種的混合物。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在1.5mol/l的小蘇打水中浸泡2.2h后瀝干，控制反應溫度35℃、料水比1:6、加酶量600u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應50min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木包括金藥檀。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為490℃，時間為1.2h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為1000℃，時間為68min。
進一步的，所述強化板2包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板1的外層強化板2。
進一步的，所述強化板2與復合芯板1之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
將本發(fā)明制備得到密度為0.5g/cm2、厚度為25mm的木材，彈性模量為27130mpa，靜曲強度137mpa、煮沸內結合強度0.25mpa。
實施例5
一種高強度木材材料，由復合芯板1和強化板2貼合而成，所述復合芯板1的原料及各原料的重量份數(shù)為：
檀香木粉：28份；
慈竹粉：22份；
無堿性短切玻璃纖維：16份；
高密度聚乙烯：7份；
動物骨粉14份；
玄武巖纖維：21份；
甘露醇：20份；
硅烷偶聯(lián)劑11份；
所述檀香木粉為檀香木制造產品時的下腳料研磨成的粉末，顆粒度大小為120微米；
所述慈竹粉為慈竹經(jīng)預燒、研磨、酸洗、煅燒后得到的粉末，顆粒度大小為280微米；
所述玄武巖纖維的顆粒度大小為130微米；
所述動物骨粉為粉末顆粒，顆粒度大小為550um。
進一步的，所述無堿性短切玻璃纖維的長度為5mm，直徑為13um。
進一步的，所述動物骨粉為雞骨粉、羊骨粉兩種的混合物。
進一步的，所述動物骨粉的制備方法為將骨原料清洗干凈，在1.5mol/l的小蘇打水中浸泡2.2h后瀝干，控制反應溫度35℃、料水比1:6、加酶量600u/g加入中性蛋白酶進行酶解反應50min，反應結束后滅酶，對酶解產物進行噴霧干燥，再通過網(wǎng)篩過濾得到動物骨粉終產物。
進一步的，所述檀香木包括金藥檀。
進一步的所述慈竹的預燒溫度為490℃，時間為1.2h；酸洗為采用醋酸浸泡；煅燒的溫度為1000℃，時間為68min。
進一步的，所述強化板2包括聚氯乙烯－纖維增強板，所述聚氯乙烯－纖維增強板為pvc－frp增強版，具有承載力高、延性和耐久性好、質量輕等優(yōu)點，非常適合作為復合芯板1的外層強化板2。
進一步的，所述強化板2與復合芯板1之間通過膠黏劑結合制備成復合木板成品。
將本發(fā)明制備得到密度為0.5g/cm2、厚度為25mm的木材，彈性模量為26910mpa，靜曲強度136mpa、煮沸內結合強度0.25mpa。
對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。需注意的是，本發(fā)明中所未詳細描述的技術特征，均可以通過任一現(xiàn)有技術實現(xiàn)。