[发明专利]基于石墨烯与非金属尾矿微发泡科技木板材及其制备方法

说明书

本发明公开了基于石墨烯与非金属尾矿微发泡科技木板材，包括位于中间的中间基体基体微发泡材料面层与分别压制在所述的中间基体基体微发泡材料面层相对两端面的科技木饰面材料面层和耐火饰面板材料面层；中间基体基体微发泡材料包括以下原料：轻质碳酸钙、石墨烯、膨胀蛭石、非金属尾矿、环氧树脂、硅灰石、阻燃母料、α‑型脱硫半水石膏、β‑型脱硫半水石膏、抗氧化剂和胶凝剂。本发明还公开了基于石墨烯与非金属尾矿微发泡科技木板材的制备方法。本发明制成的成品潮防效果好，不含甲苯和甲醛等有毒物质，绿色环保和使用寿命长，具有显著的抗老化霉变、保温隔热、防火、防水和轻质高强等性能，能在低温环境中具有良好的机械性能。

【技术领域】

本发明涉及绿色环保的轻质多功能科技木装饰材料领域，特别涉及基于石墨烯与非金属尾矿微发泡科技木板材及其制备方法。

【背景技术】

我国是世界上木材资源短缺的国家，据资料显示，我国人均木材消耗量为0.22m³，世界平均为0.65m³，发达国家平均为1.16m³，2010年木材供应缺口将达6000万m³。面对严峻形势和我国林业政策的调整，木材供应不足的局面将继续，寻找代木资源势在必行。植物纤维诸如秸秆、甘蔗、锯末等是自然界中最为丰富而且可以再生的生物质资源。比较有代表性的植物纤维资源化技术方案包括：人造木材(纤维板、刨花板、层板)和造纸，目前国内生产的各种人造木材主要有三种类型：一是以热固性聚合物如脲醛树脂、酚醛树脂为粘接剂的人造木材；二是以水泥、石膏、菱镁土为粘接剂的刨花板；三是以热塑性聚合物如聚乙烯、聚氯乙烯为代表的木塑材料。

很多人在装修时都喜欢使用木地板和木质装饰品，而木质材料在入住三五年后，一旦受潮，便会开始腐烂，使用寿命短、不妨火、不防水、不耐腐蚀、虫蛀(特别是白蚁灾害)。越来越多的人开始选用由科技木材制作的木塑产品。科技木材，是以木屑等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用的基础性材料。其中木质材料包括木屑、刨花、竹屑、麦秸谷糠、椰壳、甘蔗渣和花生壳等。科技木材的适用范围广泛，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金等材料的使用领域，而且科技木材可回收利用，可提高经济效益，减少环境污染等具有积极的影响，具有广阔的市场前景。目前大多数科技木材虽然具有一定的防潮、防虫的功能，但是一但发生火灾会产生大量有毒烟气，对人体造成伤害，对环境污染破坏大，且在低温环境中的力学性能变化过大，无法在低温环境中使用，使用范围过窄。且现行的科技木材产品结构、功能单一，需要研究出更多的应用结构，以满足不同用户的不同需求。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的平面二维结构，碳原子4个价电子中的3个以sp2杂化的形式与最近邻三个碳原子形成平面正六边形连接的蜂巢结构，另一个垂直于碳原子平面的σz轨道电子在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键。这种二元化的电子价键结构决定了石墨烯独特而丰富的性能：sp2键有高的强度和稳定性，这使其组成的平面六角晶格有极高的强度、延展性和稳定性。滕朝阳(中国优秀硕士论文，FRP废渣/秸秆纤维木塑复合材料的制备与研究，2016)先采用氢氧化钠溶液处理秸秆纤维，然后添加石墨烯，以提高秸秆纤维与PVC树脂的界面粘结性，进而提高复合材料的机械性能、耐热性能和防水性能。缺点：氢氧化钠处理容易使木质纤维降解，破话木质纤维的结构，影响复合材料的机械性能。王长明等(高等学校化学学报，2010，31(6)、1252-1256)采用超临界二氧化碳制备超高分子量聚乙烯多孔微球，利用超临界二氧化碳的发泡技术，使聚乙烯微球的表面形成表面多孔、内部中空的结构。缺点：只研究超临界处理下人工合成塑料的结构状态的改变，未能研究与塑料结构根本不同的木质纤维经过超临界处理后的的结构状态的改变。上述研究均没有解决在低温条件下微发泡科技木材的力学性能急剧降低、阻燃性和防水防霉性差的问题。因此，研究一种能够在低温条件下具有良好力学性能、阻燃性能好、防水防霉性高的科技木材，对于拓展科技木材的使用范围具有深远的研究意义。

【发明内容】