[发明专利]一种树脂基木质陶瓷复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂基木质陶瓷复合材料的制备方法，属于新型装饰设计材料技术领域。

背景技术

当今，工业化高速发展的今天，一方面人类对自然的开发利用达到前所未有的程度；另一方面是将地球上的各种资源以能源和材料的形式不断无节制地消耗，同时将大量使用过的废弃物排放到环境中造成污染，形成恶性循环。因此生产环境友好型树脂基木质陶瓷复合材料是当今发展的一个方向。

自日本青森工业实验场的冈部敏弘博士等人于1990年采用木质废弃物如废纸、木屑等首次成功开发出碳木质陶瓷复合材料以后，木质陶瓷的研究就引起了世人的普遍关注。Ozao等采用鸡粪和酚醛树脂、在800℃炭化制备得到了鸡粪基木质陶瓷复合材料。

Iizuka等以中密度纤维板与酚醛树脂为原料，将浸渍酚醛树脂的中密度纤维板于135℃进行干燥处理10h后，在300—2800℃氮气保护下制备了中密度纤维板基木质陶瓷复合材料。

 吴文涛以麦秸、酚醛树脂、酒精、固化剂为原料，将原料按照一定比例混合后制成坯体然后炭化制备麦秸木质陶瓷复合材料，同时分析温度升温变化对材料性能的影响。

涂建华、张利波、彭金辉等采用烟草废弃物烟杆与酚醛树脂为原料，在500—1500℃下炭化制备了烟杆基木质陶瓷复合材料。

钱军民、金志浩等以酚醛树脂和椴木木粉为原料，将浸渍酚醛树脂的椴木木粉经过预固化后，在真空电阻炉中800—1700℃下真空炭化制得了椴木基木质陶瓷复合材料。

宋强、王洪等以秸秆纤维为基体，以不锈钢纤维和碳纤维为增强体，以酚醛树脂为粘合剂，采用非织造加工工艺使秸秆纤维体与不锈钢纤维、碳纤维相互融合与交织，制备了秸秆纤维基木质陶瓷复合材料，并进行了性能测试。

1932年树脂基复合材料首先诞生于美国。美国1940年首次以热固性树脂为基体，玻璃纤维为增强材料，通过采用手糊工艺制备了军用雷达罩和飞机油箱，开辟了树脂基复合材料在军事工业中的应用先河。

我国树脂基复合材料的研究利用始于20世纪60年代，通过采用手糊工艺制备了树脂基复合材料渔船，同时通过采用层压和卷制工艺制备了树脂基复合材料板材等产品。同时随着材料科学技术以及相关学科的发展，一些新型产品应运而生如碳纤维片材补强建筑结构、拉挤复合材料门窗、RTM制品等。

废弃的木料、纸、农作物秸杆等，若不经适当处理，就会给环境带来负担；但若将其制成复合材料，不仅对减少环境污染具有重要的意义，而且可以开发出新型环境友好型树脂基木质陶瓷复合材料，且具有很多优异的性能，如良好的电学性能、高比表面积、消声性能和耐腐蚀性能等。因此，在许多工业领域具有广阔的应用前景，如用作吸附剂、催化剂载体、隔热材料、自润滑材料、温度和湿度传感器、阻尼材料、电磁屏蔽材料等。

发明内容

为了有效利用现有资源，解决资源浪费与环境污染的问题，本发明提供了一种树脂基木质陶瓷复合材料的制备方法，利用该方法制备的树脂基木质陶瓷复合材料可用于各种建筑及装饰。

本发明的技术方案是：

它的设计要点是：本发明以锯末、秸秆、木屑等生物质为原料，在一定的温度与压力下，经过机械挤压模具压制，使原料颗粒重新排列，原料纤维紧密黏结，形成具有一定形状的棒材。生物质固化压制而成的机制棒与废旧塑料相融合，在炭化炉中经过干燥、预炭化、炭化、保温后，形成一种具有连通孔结构的多孔碳素材料——木质陶瓷，将木质陶瓷应用于树脂基复合材料制成树脂基木质陶瓷复合材料 。

制备过程如下：

1.1生物质压缩成型工艺流程：

（1）物料收集：收集锯末、秸秆、木屑等生物质；

（2）物料粉碎：运用锤片式粉碎机对收集的物料进行粉碎处理，一般需要将90%左右的物料粉碎至2mm以下，而尺寸较大的树皮、木材废料等，第一次粉碎只能将原料破碎至20mm左右，经过二次粉碎才能将原料粉碎到5mm以下，有时需要进行三次或多次粉碎来完成。对于较粗大的木材废料，一般先用木材切片机切成小片，再用锤片式粉碎机将其粉碎；

（3）干燥：运用立式气流干燥机对物料进行干燥，因生物质原料含水量过低或过高时，生物质原料均不易成型。锯末、秸秆、木屑等物料当含水率范围为6%—10%时会产生良好的挤压效果；

（4）加热：螺旋挤压成型机温度设定：1区245℃、2区255℃、3区265℃、4区265℃、机头265℃；