[发明专利]一种聚苯颗粒增强的低吸水率水泥基木纤维泡沫复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种聚苯颗粒增强的低吸水率水泥基木纤维泡沫复合材料，及其制备工艺。

背景技术

木塑复合材料是以农业废弃物为主要原料，减少了植物秸杆和废旧塑料焚烧对环境造成的污染，具有环境友好性和可持续性的优点，广泛应用于建筑材料、家具、包装运输等行业。木塑复合材料的研究和应用对寻求木材替代材料具有重要意义。

杜凤在其硕士学位论文《碳纤维增强木纤维/聚乙烯复合材料的制备及性能硏究》中，分别使用短切碳纤维、连续长碳纤维代替木塑复合材料中部分木纤维，研究了碳纤维添加量、碳纤维表面处理、碳布木塑板组合工艺结构以及不同的加工工艺对复合材料力学性能和其他性能的影响。但是存在力学性能、冲击性能、阻燃性能不足。

本发明先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇

溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。以铝酸盐水泥为胶凝材料和基体，以木纤维为增强材料，以聚苯颗粒为添加剂，起到填充作用，增加复合材料的强度且降低其密度，聚苯颗粒的加入明显减低了吸水率，木纤维的加入提高了复合材料抗折强度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种聚苯颗粒增强的低吸水率水泥基木纤维泡沫复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料抗折强度好、吸水率低、且具有良好的阻燃性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

硫铝酸盐水泥30-40，杨木粉10-20，聚苯颗粒5-10，聚羧酸减水剂1-3，KH550 3-5，聚磷酸铵5-9，三聚氰胺4-7，可膨胀石墨3-5，包覆红磷2-4，丙烯酸溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。

一种聚苯颗粒增强的低吸水率水泥基木纤维泡沫复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理1-3h后，过滤，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理2-3h，过滤、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纤维；

b. 将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3-4h后，过滤、乙二醇洗涤3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100-200目筛，待用；

c. 向a中所得改性木纤维中1:15-20加入蒸馏水，混合搅拌，加入水泥、聚苯颗粒及b中所得物料，搅拌5-10min，再加入聚羧酸减水剂，继续搅拌10-20min，得混合料浆；

d. 将混合料浆装入试模中，振实刮平，试件成型后，在15-25℃下静置1-2d，拆模，养护，得到水泥基木纤维泡沫复合材料。

其中，步骤a中丙烯酸溶液浓度为0.1-0.3mol/L；步骤a中所述KH550/乙醇溶液是将KH550 1:5:90-100溶解于蒸馏水、乙醇中，并将溶液pH调节为3-5。

本发明的反应机理如下：

（1）先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。

（2）用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。

（3）以铝酸盐水泥为胶凝材料和基体，以木纤维为增强材料，以聚苯颗粒为添加剂，起到填充作用，增加复合材料的强度且降低其密度，聚苯颗粒的加入明显减低了吸水率，木纤维的加入提高了复合材料抗折强度。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例

一种聚苯颗粒增强的低吸水率水泥基木纤维泡沫复合材料，由下述重量份(g)的原料制得：