一種導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是世界林產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、消費(fèi)和進(jìn)出口大國(guó)，林業(yè)總產(chǎn)值連續(xù)10年保持年 均24%的增長(zhǎng)率。然而，我國(guó)家居裝修及制品材料利用率低，科技含量不高，附加值低，如何 提高木材利用率和產(chǎn)品附加值，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的技術(shù)瓶頸，是當(dāng)前木材加工行業(yè)發(fā)展亟 需解決的重大課題?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006~2020年）》明確指出 "我國(guó)新材料技術(shù)將向材料的結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化發(fā)展"，同時(shí)"生物質(zhì)基新材料生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)" 是優(yōu)先發(fā)展主題。因此，開(kāi)展木質(zhì)材料的功能化技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)木質(zhì)功能化新材料，創(chuàng)制高 附加值新產(chǎn)品，是解決家裝制品同質(zhì)化、低值化問(wèn)題的重要措施，是提高木材利用率和產(chǎn)品 附加值的重要手段，對(duì)實(shí)現(xiàn)家裝制品行業(yè)的跨越式發(fā)展具有重大意義。
[0003] 同時(shí)，隨著國(guó)家節(jié)能減排、低碳環(huán)保理念提出和科學(xué)技術(shù)發(fā)展，我國(guó)在供熱體制上 發(fā)生了很大的變化，以低溫?zé)崴椛浜碗姛彷椛錇橹饕膳绞剑ㄒ韵潞?jiǎn)稱(chēng)地?zé)岵膳┑?范圍逐漸增大，逐漸代替原有的火爐供暖和暖氣供暖，火爐供暖和暖氣供暖能耗高、利用率 低、占用室內(nèi)空間大，環(huán)境污染嚴(yán)重，而地?zé)岵膳芎芎玫亟鉀Q上述問(wèn)題，可以預(yù)見(jiàn)，地?zé)岵?暖未來(lái)會(huì)有更好發(fā)展。
[0004] 目前，我國(guó)地?zé)崦着块g內(nèi)使用最多的地板是木質(zhì)地板，木質(zhì)地板因?yàn)槠洫?dú)特的 優(yōu)點(diǎn)成為消費(fèi)者首選，木質(zhì)地板不僅具有一定的強(qiáng)度和硬度，行走感覺(jué)舒適，而且木質(zhì)地板 還具有溫濕度的調(diào)節(jié)作用。正因如此，木質(zhì)地板逐漸被人們接受，在室內(nèi)裝修中應(yīng)用廣泛。 但是，木質(zhì)地板導(dǎo)熱系數(shù)較低成為它最大的缺點(diǎn)，并限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域。木質(zhì)材料屬于保 溫材料范圍，熱量傳遞效率低，用在地?zé)岵膳姆块g內(nèi)，會(huì)造成能源的浪費(fèi)。因此，它不符合 國(guó)家"十二五"綱要中的發(fā)展要求，鑒于此，必須采用新的技術(shù)、新的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)木質(zhì)材料向 環(huán)保型、經(jīng)濟(jì)型材料發(fā)展的目標(biāo)，旨在提高木質(zhì)地板的導(dǎo)熱性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料，所制得的導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性 能良好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到普通木質(zhì)地板的5倍左右。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明具體采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料，按重量份計(jì)，其原料組成包括80~100份生物質(zhì)纖維， 10-16份膠黏劑，5-20份微納米碳粉；其原料組成還包括偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑為微納米碳粉質(zhì)量 的0~3. 0 %，微納米碳粉粒徑為300目~2500目。
[0008] 優(yōu)選地，所述的導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料，其原料組成包括85~100份生物質(zhì)纖維、 10-14份膠黏劑，5-15份微納米碳粉，偶聯(lián)劑為微納米碳粉質(zhì)量的0. 5%~1. 5%。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料，其原料組成包括85份生物質(zhì)纖維、14 份膠黏劑、15份微納米碳粉和1 %的偶聯(lián)劑。
[0010] 具體的，本發(fā)明所述的生物質(zhì)纖維，是綠色的環(huán)境友好材料，其含有更多具有反應(yīng) 活性的基團(tuán)，易于形成復(fù)合材料；優(yōu)選地，所述生物質(zhì)纖維為木纖維、竹纖維、農(nóng)作物秸桿、 灌木纖維中的一種，更優(yōu)選地，所述木纖維為楊木纖維。
[0011] 優(yōu)選地，微納米碳粉選自碳納米管、碳纖維、石墨粉、炭黑、石墨烯中的一種，更優(yōu) 選地，微納米碳粉為石墨粉。
[0012] 優(yōu)選地，所述微納米碳粉選自300目~2500目中的一種（比如300目、500目、700 目、2500目），更優(yōu)選地，微納米碳粉粒徑為2500目。
[0013] 本發(fā)明的石墨粉是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的惰性無(wú)機(jī)材料，耐腐蝕、抗氧化、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo) 熱系數(shù)和導(dǎo)電性好。另外，碳纖維軸向模量高，與材料混合，可以增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度， 但是成本較高。
[0014] 優(yōu)選地，所述膠黏劑為脲醛樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂膠的一種，更優(yōu)選地，所述膠黏劑為脲 醛樹(shù)脂膠黏劑。
[0015] 優(yōu)選地，偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種，更優(yōu)選地，偶聯(lián)劑為鈦 酸酯偶聯(lián)劑。
[0016] 作為本發(fā)明導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的最佳實(shí)施方式，其原料包括85份楊木纖維、14份 脲醛樹(shù)脂膠、15份2500目石墨粉，其中鈦酸酯偶聯(lián)劑的添加量為石墨粉質(zhì)量的1%。此種 情況下的導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和導(dǎo)熱特性。
[0017] 本發(fā)明導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家地板材料的要求，且與傳統(tǒng)的地板 材料相比，其導(dǎo)熱性能良好，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到普通木質(zhì)地板的5倍左右。
[0018] 本發(fā)明還提供了所述導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的制備方法，所述方法具體包括以下步 驟：
[0019] 1)將微納米碳粉進(jìn)行偶聯(lián)劑改性處理并干燥；
[0020] 2)將改性處理后的干燥微納米碳粉與生物質(zhì)纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0021 ] 3)對(duì)復(fù)合材料施加膠黏劑，然后組坯；
[0022] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0023] 本發(fā)明中采用的人造板生產(chǎn)工藝為本領(lǐng)域內(nèi)板材的常規(guī)制備方法。
[0024] 本發(fā)明提供的制備方法具有操作簡(jiǎn)單，適于工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，并且充分利用了 生物質(zhì)資源，并提高地暖地板的傳熱效率，實(shí)現(xiàn)地?zé)峁┡墓?jié)能減排。
[0025] 本發(fā)明以木質(zhì)纖維為主要原料，微納米碳粉為導(dǎo)熱材料，開(kāi)展導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料 的制備并對(duì)其工藝及性能進(jìn)行研究，開(kāi)創(chuàng)功能型木質(zhì)復(fù)合材料新的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)地暖地板 的發(fā)展具有重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本實(shí)施例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：楊木纖維850g，脲醛樹(shù)脂膠140g， 2500目石墨粉150g，鈦酸酯偶聯(lián)劑I. 5g。
[0029] 其制備方法為：
[0030] 1)將2500目石墨粉進(jìn)行鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理并干燥；
[0031] 2)將改性處理后的干燥石墨粉與楊木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0032] 3)對(duì)復(fù)合材料施加脲醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0033] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 本實(shí)施例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：木纖維950g，酚醛樹(shù)脂膠140g， 2500目石墨粉50g，硅烷偶聯(lián)劑0. 5g。
[0036] 其制備方法為：
[0037] 1)將2500目石墨粉進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑改性處理并干燥；
[0038] 2)將改性處理后的干燥石墨粉與木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0039] 3)對(duì)復(fù)合材料施加酚醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0040] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0041] 實(shí)施例3
[0042] 本實(shí)施例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：木纖維900g，脲醛樹(shù)脂膠140g，300 目石墨粉l〇〇g，鈦酸酯偶聯(lián)劑3g。
[0043] 其制備方法為：
[0044] 1)將300目石墨粉進(jìn)行鈦酸酯偶聯(lián)劑改性處理并干燥；
[0045] 2)將改性處理后的干燥石墨粉與木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0046] 3)對(duì)復(fù)合材料施加脲醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0047] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0048] 實(shí)施例4
[0049] 本實(shí)例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：木纖維800g，酚醛樹(shù)脂膠黏劑140g， 700目石墨粉200g，偶聯(lián)劑0g。
[0050] 其制備方法為：
[0051] 1)將700目石墨粉進(jìn)行干燥；
[0052] 2)將干燥石墨粉與木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0053] 3)對(duì)復(fù)合材料施加酚醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0054] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0055] 實(shí)施例5
[0056] 本實(shí)施例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：木纖維950g，脲醛樹(shù)脂膠160g，700 目石墨粉50g，偶聯(lián)劑0g。
[0057] 其制備方法為：
[0058] 1)將700目石墨粉干燥；
[0059] 2)將干燥石墨粉與木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0060] 3)對(duì)復(fù)合材料施加脲醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0061] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)板坯熱壓即得導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料。
[0062] 實(shí)施例6
[0063] 本實(shí)施例中導(dǎo)熱木質(zhì)復(fù)合材料的原料組成為：木纖維900g，酚醛樹(shù)脂100g，700目 石墨粉l〇〇g，硅烷偶聯(lián)劑l〇〇g。
[0064] 其制備方法為：
[0065] 1)將700目石墨粉進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑改性處理并干燥；
[0066] 2)將改性處理后的干燥石墨粉與木纖維充分混合形成復(fù)合材料；
[0067] 3)對(duì)復(fù)合材料施加酚醛樹(shù)脂膠，然后組坯；
[0068] 4)采用人造板生產(chǎn)工藝對(duì)