[发明专利]一种超高密度超高强度植物纤维板的制造方法

说明书

本发明涉及一种超高密度超高强度植物纤维板的制造工法。本发明以干燥植物纤维为原料，采用“预冷压组坯—胶液淋洒—冷高压呼吸脱胶—气流干燥”连续化工艺制得含胶纤维，直接进入高温、高压设备中进行高温高压固化，得到超高密度、超高强度植物纤维板材。得到纤维板材的密度大于1.1g/cm³，静曲强度大于70MPa，弹性模量大于7GPa，吸水厚度膨胀率小于5％，吸水率小于5％，为解决我国纤维板材产品间同质化现象和拓展植物纤维材料新用途提供新思路。本发明不仅推动了超高强度植物纤维板的连续化生产，而且推动植物纤维板在建筑装饰、飞机和高铁内饰件等高附加值领域的应用，推动复合材料绿色化发展。

技术领域

本发明涉及一种超高密度超高强度植物纤维板的制造工法，利用“预冷压组坯—胶液淋洒—冷高压脱胶—气流干燥”连续化工艺制备得到超高密度超高强度纤维板材，该复合板材的密度大于1.10g/cm³，静曲强度大于70MPa，弹性模量大于7GPa。本发明可推动植物纤维板在飞机和高铁内饰件、建筑幕墙等高附加值领域的应用，促进复合材料绿色化发展，为解决我国纤维板材产品间同质化现象和拓展植物纤维材料新用途提供新思路。

背景技术

近年来，我国中、高密度纤维板业发展非常迅速，中高密度纤维板在家具制造、包装、户外景观等领域有着广泛的应用。但是，当前市场上的纤维板品种单调、同质化现象严重，科技含量和附加值较低，严重缺乏核心竞争力，必须调整产业布局，通过创新的工艺和技术，大力发展具有优异的物理、力学性能的超高密度纤维板，将其作为结构材料在飞机和高铁内饰材料、建筑幕墙等高附加值领域应用，已经成为纤维板未来发展的一个重要方向。

目前，市场上高密度纤维板的制备主要采用喷胶工艺，且密度集中在0.8-1.0g/cm³之间。一般木材纤维的密度为1.5g/cm³，那么密度为0.8g/cm³的纤维板的内部空隙率约为46.7％，板材孔洞过多，容易导致材料出现应力集中，同时胶黏剂无法渗透入植物纤维的各级微观组织结构中，导致力学性能不高等一系列问题，无法将其应用于结构材料上。专利CN 105171885 A(一种防水防潮增强型高密度纤维板及其制备，申请号：201510414295.1)公开了一种高密度纤维板的制作方法，通过将植物纤维浸泡入胶黏剂中，使胶黏剂渗透入纤维之间，干燥之后再次喷胶制备高密度纤维板，该种板材采用水性聚氨酯为胶黏剂，密度为0.88g/cm³，该技术解决胶黏剂的渗透问题，但是该胶黏剂价格高，而且纤维先经过浸泡，取出晾干后再次长时间烘干，然后又再次喷胶，生产工艺连续化程度较差、生产效率低，板材的静曲强度和弹性模量均较低，仅仅为36.55MPa和3348MPa，吸水厚度膨胀率高达11.5％。专利CN 102179857 A(一种高强度纤维板及其制造方法，申请号：201110086673.X)公开了高强度纤维板的制造方法。通过采用大麻秸秆粉碎后，施加胶黏剂热压成板材，该方法生产的纤维板物理力学性能不高，吸水厚度膨胀率高达8.66％，静曲强度和弹性模量较低，分别为43MPa和3612MPa。

目前，在生产超高密度纤维板上，专利CN 102275198 A(一种抗倍特板的制备方法，申请号：201110226853.3)公开了一种采用生物废弃物制成纤维，然后以喷射方法逐步加入78-89％酚醛树脂胶黏剂，制备密度为1.45g/cm³的高密度板材，该专利采用喷射方法，胶黏剂只能均匀分布于纤维表面，根本不能进入纤维内部孔隙，无法解决纤维内部孔洞引起的应力集中的问题，无法提高产品力学性能，且该专利也没有公布产品物理、力学性能。专利CN 101934548 A(一种人造板及制备方法，申请号：201010250879.7)公布了一种采用胶黏剂浸渍方式制备人造板，密度为0.6-2.5g/cm³，静曲强度为30-75MPa，吸水厚度膨胀率为8％，原料采用定厚片材单元，而不是纤维，导致生产方面存在着大径级原木缺乏的限制，原料利用率不高，并且定厚片材单元浸胶过程无法做到连续化、自动化生产，效率极低。