[发明专利]椰纤维增强农作物秸秆复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质复合材料及其制造方法，更具体地说，它涉及一种使用农作物秸秆、椰纤维、胶黏剂复合制备强韧型结构用生物质复合材料的方法。

背景技术

农作物秸秆是我国分布广、蓄积量大的天然生物质资源之一，主要包括稻秆、麦秆及玉米秸秆三种，对其的主要有效用途是制备人造板，如刨花板、纤维板等，但是农作物秸秆表面含有大量的蜡质和硅质，使其表面润湿性很差，使用普通胶黏剂进行胶接很难达到良好的胶接性能，所以一般都采取各种各样的方法来改善复合材料的胶接性能，这就导致了农作物秸秆人造板的制备工艺的复杂及制备成本的大幅提高。

在现有的专利文献及科研文献中，制备农作物秸秆人造板时，为了既获得良好的胶接性能又能够使制备成本处于可接受的范围内，主要采取的方法有：（1）使用物理、化学或者生物的方法对农作物秸秆表面进行处理以改善其润湿性能；（2）使用异氰酸酯类胶黏剂，或者使用其他的胶黏剂与异氰酸酯类胶黏剂进行搭配以降低异氰酸酯类胶黏剂的使用量，或者使用热塑型高聚物（如聚乙烯、聚丙烯等）或无机胶黏剂（如水泥、石膏等）与农作物秸秆单元进行胶接；（3）使用木质或竹质等其他生物质原材料与农作物秸秆单元进行搭配以获得良好的胶接性能。

在对农作物秸秆单元表面进行相应的处理后，可以改善其润湿性能，促进胶黏剂的扩散胶接，但是在只使用普通胶黏剂的情况下，其制品的内结合强度还是达不到国家标准规定的指标，并且农作物秸秆单元在经过处理后其机械强度有所损失、脆性变大。

使用无机胶黏剂对农作物秸秆单元进行胶接，其制品的密度较大、脆性大，并易失去生物质材料与人亲近的自然感；使用热塑性高聚物与农作物秸秆单元进行复合制备木塑复合材料，其制备工艺复杂、添加剂众多，并且材料的最终自然降解也困难；只有使用异氰酸酯类胶黏剂对农作物秸秆单元进行胶结，或者使用木质或竹质单元与农作物秸秆单元进行一定比例的搭配，制品的胶接性能才能够满足国家标准规定的指标要求。

但或多或少的使用异氰酸酯类胶黏剂都将提高制品的制备成本，并且异氰酸酯易与水发生反应，这就相应提高了在生产线中对施胶设备密闭性的要求，并且压板后还要解决脱模问题，这些都加大了设备资金的投入；同时，随着木质和竹质资源的大量利用，其供需矛盾也日益突出，价格也日益升高，造成了其与农作物秸秆混杂制备的人造板材料的成本升高，并且复合材料的性能也较单一；所以寻找新的方法或者新的混杂材料以制备农作物秸秆复合材料，既能够降低农作物秸秆人造板的制备成本，又能够改善其胶接性能，并同时赋予材料强度与韧性双方面性能都优异的新特点，扩大农作物秸秆人造板的应用领域，是一个亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，使用椰纤维与农作物秸秆单元进行混杂组坯，提供一种材料结构均匀、易于加工制造，材料物理力学性能满足国家标准规定的结构用板材的性能指标，同时赋予材料良好的韧性及减振性能，且具有较低材料制备成本的椰纤维增强农作物秸秆复合材料及其制造方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明的椰纤维增强农作物秸秆复合材料，主要由农作物秸秆单元和胶黏剂粘结复合而成，并且在农作物秸秆单元中还添加有椰纤维；椰纤维在复合材料体系中交叉互联形成体型的网状结构，以便把农作物秸秆碎料单元包覆于网状结构内；其在复合材料体系中的质量分数为10%~50%，较佳质量分数为35%~45%。

本发明使用的农作物秸秆包括稻秆、麦秆、玉米秸秆中的一种或多种，秸秆单元形态包括刨花、纤维、细小碎料中的一种或多种；所使用的胶黏剂包括脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、豆胶、淀粉胶中的一种或几种。

本发明的椰纤维增强农作物秸秆复合材料的制造方法，主要步骤包括：农作物秸秆单元制备、农作物秸秆单元预处理、椰纤维制备、单元混杂、施胶、铺装组坯、预压、热压或冷压成型、后期处理等，其中椰纤维制备是指将长的椰纤维短切成适应农作物秸秆单元长度的短纤维，方便与农作物秸秆单元进行混杂，单元混杂是指将短椰纤维与农作物秸秆单元充分混合均匀后再施胶，以减少在施胶过程中椰纤维结团的可能，并在铺装组坯中要将短椰纤维充分分散，避免板坯局部区域的椰纤维富集。