一种植物纤维复合材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710374669.0 | 申请日 | 2017-05-24 | 公开(公告)号 | CN107344838A | 公开(公告)日 | 2017-11-14 |
| 申请人 | 四川路带生态科技有限公司; | 发明人 | 刘绍国; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 植物 纤维 复合材料 ，所述植物纤维复合材料包括植物纤维和用于植物纤维粘结的粘结剂，还包括增韧物、增强物、阻燃剂、 防腐剂 、防 水 剂中的一种或几种，所述粘结剂为低 碱 度硫 铝 酸盐 水泥 ；本发明还公开了上述植物纤维复合材料的制备方法。本发明的植物复合纤维材料由于采用了低碱度硫铝酸盐水泥作为粘结剂，有效避免了传统复合材料在潮湿环境下的返卤现象，使上述植物纤维复合板材具有较好的耐潮湿性能、 抗拉强度 、抗压抗弯强度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种植物纤维复合材料，包括植物纤维和用于植物纤维粘结的粘结剂，其特征在于，还包括增韧物、增强物、阻燃剂、防腐剂、防水剂中的一种或几种；所述粘结剂为低碱度硫铝酸盐水泥。 |
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| 说明书全文 | 一种植物纤维复合材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 将植物纤维用于复合材料的制造已经广泛应用于建筑材料领 域，现有的制作工艺主要是采用有机胶类将粉状的植物纤维压合、 胶结制得纤维板，或将粘性物(如水泥)与植物纤维混合，通过震 动或者加压使其变得致密，再通过自然养护而成。相比于有机胶类 粘合得到的植物纤维复合材料，采用水泥作为粘结剂制备得到的植 物纤维复合材料更为环保。 [0003] 使用一般水泥(如硅酸盐水泥)为粘结剂的植物纤维复合材料 中，植物纤维主要起到填充的作用，而水泥不但起到粘结作用，还 提供最主要的机械强度支撑。但现有的采用水泥为粘结剂的植物纤 维复合材料，在湿度相对较大的环境中，空气中的水分会对复合材 料造成不可逆的破坏，使得其耐久性变差，这样的损坏不仅仅发生 于植物纤维，还发生于提供最主要机械强度支撑的水泥上，这种缺 陷大大限制了以水泥为粘结剂的植物纤维复合材料的应用范围。 [0004] 申请号为200710157928.0公开了镁钙防火植物纤维板及其制备 方法，上述镁钙防火植物纤维板由无机胶凝料、植物纤维、甲基硅 酸钠、搅拌溶液四部分构成，无机胶凝料包括镁水泥、无水石膏粉 及硫铝酸盐水泥，植物纤维包括农作物植物纤维、木质纤维等，搅 拌溶液为氯化镁溶液和水，上述镁钙防火植物纤维板具有较好防 火、防水、防腐、防蛀性能，且不含甲醛、无辐射、强度高、不变 形、不反卤的效果。但经申请人还原其制备过程并测试其材料性 能，发现其抗拉强度、抗弯抗压强度均不能达到要求。 发明内容[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种不返卤、耐 潮湿性能好、抗拉强度好、抗压抗弯强度好的植物纤维复合材料。 [0006] 本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种植物纤维复合 材料，包括植物纤维和用于植物纤维粘结的粘结剂，还包括增韧 物、增强物、阻燃剂、防腐剂、防水剂中的一种或几种；所述粘结 剂为低碱度硫铝酸盐水泥； [0007] 进一步地，所述植物纤维物含水量低于12％，为粉末状、颗粒 状、片状或条形状；所述阻燃剂为有机阻燃剂或无机阻燃剂；所述 防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钠、脱氢乙酸钠、丙酸钙、双乙酸钠、 乳酸钠、对羟基苯甲酸丙酯、乳酸链球菌素中的一种或几种；所述 防水剂为防水粉或水玻璃； [0010] 再进一步地，所述钛合金粉按照重量百分含量由如下成分组 成：Nb：6-11％，Sn：25-30％，O：0.015-0.320％，余量为Ti；所述 镁铝合金粉按照重量百分含量由如下成分组成：Mg：15-25％，Si： 1-2％，Zn：5-15％，O：0.2-1％，余量为Al； [0011] 进一步地，所述植物纤维复合材料按重量份比包含以下组份： 植物纤维物70-90份、粘结剂5-15份、阻燃剂0.5-3份、防腐剂0.3- 2份、防水剂0.5-3份、增韧物0.4-1.5份； [0012] 进一步地，所述植物纤维复合材料按重量份比包含以下组份： 植物纤维物70-90份、粘结剂5-15份、阻燃剂0.5-3份、防腐剂0.3- 2份、防水剂0.5-3份、增韧物0.4-1.5份、增强剂0.3-3份。 [0013] 本发明还公开了上述植物纤维复合材料的制备方法，具体步骤 如下： [0014] (a)将各原料用水混合并搅拌均匀后置于模具中； [0015] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0016] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料； [0017] 进一步地，所述步骤(a)混合并搅拌在高速混合机中完成，所 述高速混合机的转速为150-250r/min； [0018] 进一步地，所述步骤(b)的压力为1-5MPa； [0019] 进一步地，所述(c)的养护为热养护，热养护温度为40- 100℃。 [0020] 本发明所使用的植物纤维，主要为城市绿化带的树枝、叶、杆 以及秸秆等废物，将它们用于城市建设中，能够杜绝废弃物燃烧或 掩埋污染环境，可给子孙后代留下洁净的生存空间。 [0021] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0022] (1)由于采用了低碱度硫铝酸盐水泥作为粘结剂，有效的避免 了传统复合材料在潮湿环境下的返卤现象，使得该植物纤维复合材 料具有较好的耐潮湿性能，保证了其具有可靠的机械强度及防火、 防腐、防裂、防蛀性能，大大扩展了其应用范围； [0023] (2)通过使用低碱度硫铝酸盐水泥，不仅提高了植物纤维的填 充量，还保证在植物纤维的高填充量下材料具有很好的机械强度， 其机械性能远优于采用传统水泥或普通硫铝酸盐水泥为粘结剂的植 物纤维复合材料； [0024] (3)使用大量的植物纤维作为填充物，使得植物纤维的利用具 有了一个新的方向，环保、成本低。 具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 发明保护的范围。 [0026] 实施例1 [0027] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物75份、粘结剂8份、阻燃剂0.5份、防腐剂0.5份、防水剂1 份、增韧物0.5份，所述植物纤维物为修建城市绿化带得到的枝条 碎片，所述粘结剂为低碱度硫铝酸盐水泥(即灰水比为1:10的水泥 浆液，1小时的pH≤10.5)，所述阻燃剂为三氧化二锑，所述防腐 剂为苯甲酸钠，所述防水剂为水玻璃，所述增韧物为玻璃纤维。 [0028] 其制备方法包括以下步骤： [0029] (a)将上述除增韧物外的各原料用5重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0030] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0031] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0032] 实施例2 [0033] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物85份、粘结剂11份、阻燃剂2份、防腐剂1.5份、防水剂2 份、增韧物1.2份，所述植物纤维物为油菜秸秆、稻草、谷草的混 合粉末，所述粘结剂为低碱度硫铝酸盐水泥(即灰水比为1:10的水 泥浆液，1小时的pH≤10.5)，所述阻燃剂为氢氧化镁，所述防腐 剂为山梨酸钠，所述防水剂为防水粉，所述增韧物为中空的球形陶 粒。 [0034] 其制备方法包括以下步骤： [0035] (a)将上述除增韧物外的各原料用6重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0036] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0037] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0038] 实施例3 [0039] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物80份、粘结剂10份、阻燃剂1份、防腐剂1份、防水剂1.5 份、增韧物0.8份、增强剂0.5份，所述植物纤维物为细竹条、竹 片、竹颗粒，所述粘结剂为低碱度硫铝酸盐水泥(即灰水比为1:10 的水泥浆液，1小时的pH≤10.5)，所述阻燃剂为三氧化二锑，所 述防腐剂为对羟基苯甲酸丙酯，所述防水剂为水玻璃，所述增韧物 为碳纤维，所述增强剂为镁铝合金粉。 [0040] 其制备方法包括以下步骤： [0041] (a)将上述除增韧物外的各原料用5重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0042] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0043] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0044] 实施例4 [0045] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物85份、粘结剂9份、阻燃剂1份、防腐剂1份、防水剂1.5份、 增韧物0.8份、增强剂1份，所述植物纤维物为细竹条、竹片、竹 颗粒，所述粘结剂为低碱度硫铝酸盐水泥(即灰水比为1:10的水泥 浆液，1小时的pH≤10.5)，所述阻燃剂为三氧化二锑，所述防腐 剂为对羟基苯甲酸丙酯，所述防水剂为水玻璃，所述增韧物为碳钢 布，所述增强剂为钛合金粉。 [0046] 其制备方法包括以下步骤： [0047] (a)将上述除增韧物外的各原料用6重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0048] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0049] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0050] 对比例1 [0051] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物75份、粘结剂8份、阻燃剂0.5份、防腐剂0.5份、防水剂1 份、增韧物0.5份，所述植物纤维物为修建城市绿化带得到的枝条 碎片，所述粘结剂为快硬硫铝酸盐水泥，所述阻燃剂为三氧化二 锑，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述防水剂为水玻璃，所述增韧物为 玻璃纤维。 [0052] 其制备方法包括以下步骤： [0053] (a)将上述除增韧物外的各原料用5重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0054] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0055] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0056] 对比例2 [0057] 一种植物纤维复合材料，按重量份比包含以下组份：植物纤维 物85份、粘结剂9份、阻燃剂1份、防腐剂1份、防水剂1.5份、 增韧物0.8份、增强剂1份，所述植物纤维物为细竹条，所述粘结 剂为自应力硫铝酸盐水泥，所述阻燃剂为三氧化二锑，所述防腐剂 为对羟基苯甲酸丙酯，所述防水剂为水玻璃，所述增韧物为碳钢 布，所述增强剂为钛合金粉。 [0058] 其制备方法包括以下步骤： [0059] (a)将上述除增韧物外的各原料用6重量份的水混合并搅拌均 匀后置于模具中，在模具的混合料内，增韧物采用分层嵌入的方式 分布于混合料中； [0060] (b)对模具内的混合料施压使其致密； [0061] (c)养护、拆模得到产品植物纤维复合材料。 [0062] 实施例1-4的植物纤维复合材料与对比例1-2的植物纤维复合 材料的各项性能对比试验如下表1。 [0063] 表1各项性能对比试验 [0064] [0065] *按照GB-8624/1997标准检验。 [0066] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是 在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实 施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实 质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。 |
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