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一种 复合材料及其制备方法

阅读：564发布：2022-10-06

专利汇可以提供一种复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种复合材料由两种不同的材料，以及胶粘剂制备，且两种不同材料分别为金属短丝以及木屑，通过混合、加压、固化、以及压制的步骤制备而成。本发明通过将金属短丝、木屑和胶粘剂粘结混合制备而的成复合材料，改变了传统金属-木材复合材料在力学上的各向异性，呈现受力、传热和导电上的各向同性，发挥了金属-木材的综合性能，使其在工程中具有更加广泛的应用；另外，将金属材料与木材形成增强体系，使得复合材料还具有高抗压、高抗弯曲强度的性能，且复合材料100％能回收利用，不会产生新的环境污染源；另外，其工艺也简单，节约了生产成本。，下面是一种复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种复合材料，其特征在于，由两种不同的材料，以及胶粘剂制备。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述两种不同材料分别为金属以及木材，且金属以短丝的形式，木材以碎木屑的形式混合。
3.如前述权利要求之一所述的复合材料，其特征在于，所述金属长度为1～80mm，所述金属直径为0.1～5mm，所述碎木屑直径为1.5～50mm。
4.如前述权利要求之一所述的复合材料，其特征在于，按照重量比，所述金属的含量为
2％～60％。
5.制备如权利要求1～4任一项所述复合材料的方法，其特征在于，包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、然后经过加压、固化、以及成型的步骤。
6.制备如权利要求1～4任一项所述复合材料的方法，其特征在于，包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、然后压制成型的步骤。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加压为：置于加压反应釜中3～
5h，且压力为20～100MPa。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固化为：所述固化分为三个阶段，固化第一阶段温度为30～40℃，湿度为95～99％，时间为1～3h，固化第二阶段温度为45～
60℃，湿度为96～99％，时间为1～6h，固化第三阶段为温度为65～80℃，湿度为80～95％，时间为1～7h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述成型为将材料置于模具中形成固定的形状。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述压制为将材料置于热压机中，所述热压机的温度为120～200℃，压力为2.5～6.5Mpa。

说明书全文

一种复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工程材料领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 木材作为可再生的工程材料，被广泛应用在建筑、家具用材和包装等与人类生活密切相关的行业。通过材料改进使速生林木材具有高性能化和多功能化，实现低质木材的高效利用，可使我国加速实现绿色经济，有利于木材工业和林产业的可持续发展。且木材内部具有丰富的纳米空隙，并存在与无机材料结合的活性基团，将无机材料与木材复合可充分发挥无机材料的高硬度强度和优抗裂性来提高速生林木材的性能。金属由于其优良的导电性、对电磁波有较好的吸收能力且价格便宜被大量用于电磁屏蔽材料。通过将金属与木材混合制备复合材料，改变了以往的金属-木材复合材料在力学上的各向异性及其性能缺陷，最大限度地发挥了金属-木材的综合性能，并具有关改变材料的导电率、提高耐磨性的特殊性能，人造板的热压过程是一个伴随着动能传递、热传递及板坯内部复杂化学反应同时发生的复杂过程。复合材料在制备成型的时候需要经过压制步骤，压制方法包括空间式热压和连续平压热压。在空间式热压过程中，需要注意人造板坯中含水率的变化和水蒸气的排放。而在连续平压热压过程中，因为压制坯快速、连续地被压缩，所以需要注意将材料中空气的及时排放。由于连续平压热压方法压制出的人造板质量好、生产效率高、节能、节省材料，应用越来越广。但金属-木材复合材料，具有比木材更加严重的力学各向异性，这就使工程对该类材料的选用受到了一定的限制。

[0003] 如中国专利文献CN101508127A公开了一种连续压制压制品坯料的连续压机，包括压机框架，设置在压机框架中的上、下热压板，用于控制上、下热压板的控制油缸，在压机中循环转动的钢带以及在上、下热压板和所述循环运动钢带之间循环转动的钢链，所述上、下热压板的上、下入口段的一个表面为曲面。但金属与木屑材料再压制过程中存在压制不均匀的问题。

[0004] 又如中国专利CN201010261801.5公开了一种将木头碎屑固化为固体形状的工艺，包括：木屑收集：收集碎木屑，将木屑进行过筛处理。将煤渣10-20份、有色金属渣5-12份的混合物进行除沙石、碎玻璃及其他不能再生的重杂物的处理；将处理后的混合物烘干后经过机械粉碎成粉末，搅拌均匀后后干燥。得到的木屑混合物加入质量百份数15-20％HCL溶液混合搅拌后进行蒸0.5-1h，再用质量百份数15-18％NaOH进行中和0.5-1小时，温度为80-100℃；得到烘干后混合物；把木屑装入所需规格的模具里面，一半在模具里，并在中间装入直径为1-2cm的搅拌棍进行搅拌2-4分钟。该发明通过简单的木屑处理以及加入其它混合物实现对木屑的固体，实现了木屑的再利用。但材料处理繁杂。

[0005] 再如专利号AU695177B1公开了一种木质纤维素压制板用粘合剂的制备方法该方法包含将由(A)有机异氰酸酯化合物组成的第一种液流和由(B)一种反应性乳化剂与(C)一种乳化介质以及选择性的脱模剂组成的第二种液流，在高压40-300Kg/cm2下喷射到混合腔中，然后将它们混合。该制备方法粘合剂在热压时具有优良脱离性，该粘合剂适合工业生产高质量且廉价的具有优良生产率的木质纤维素压制板。但该方法不够环保，耗费资源较多。

[0006] 在工程材料混合制备制备领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术的不足提供一种复合材料及其制备方法。

[0008] 为了克服现有技术存在的不足，本发明的具体技术方案如下：

[0009] 一种复合材料，由两种不同的材料，以及胶粘剂制备。

[0010] 可选地，所述两种不同材料分别为金属以及木材，且金属以短丝的形式，木材以碎木屑的形式混合。

[0011] 可选地，所述金属长度为1～80mm，所述金属直径为0.1～5mm，所述碎木屑直径为1.5～50mm。

[0012] 可选地，按照重量比，所述金属的含量为2％～60％。

[0013] 可选地，包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、然后经过加压、固化、以及成型的步骤。

[0014] 可选地，包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、然后压制成型的步骤。

[0015] 可选地，所述加压为将混合材料置于加压反应釜中3～5h，且压力为20～100MPa。

[0016] 可选地，所述固化分为三个阶段，固化第一阶段温度为30～40℃，湿度为95～99％，时间为1～3h，固化第二阶段温度为45～60℃，湿度为96～99％，时间为1～6h，固化第三阶段为温度为65～80℃，湿度为80～95％，时间为1～7h。

[0017] 可选地，所述成型为将材料置于模具中形成固定的形状。

[0018] 可选地，所述压制为将材料置于热压机中，所述热压机的温度为120～200℃，压力为2.5～6.5Mpa。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

[0020] 1、本发明通过将金属短丝、木屑和胶粘剂粘结混合制备而的成复合材料，改变了传统金属-木材复合材料在力学上的各向异性，呈现受力、传热和导电上的各向同性，发挥了金属-木材的综合性能，使其在工程中具有更加广泛的应用。

[0021] 2、本发明的将金属材料与木材形成增强体系，使得复合材料还具有高抗压、高抗弯曲强度的性能，且复合材料100％能回收利用，不会产生新的环境污染源；另外，其工艺也简单，节约了生产成本。附图说明

[0022] 从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

[0023] 图1为本发明的一种复合材料及其制备方法的制备流程示意图；

[0024] 图2为本发明的一种复合材料的径切面的扫描电镜图；

[0025] 图3为本发明的一种复合材料的横切面的光学显微图。

具体实施方式

[0026] 为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

[0027] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0028] 本发明为一种复合材料及其制备方法，根据图1-3所示阐述以下实施例。

[0029] 实施例一：

[0030] 一种复合材料，由两种不同的材料，以及胶粘剂制备；且所述两种不同材料分别为金属以及木材，且金属以短丝的形式，木材以碎木屑的形式混合；所述金属长度为1mm，所述金属直径为5mm，所述碎木屑直径为50mm；按照重量比，所述金属的含量为2％、木屑的含量为85％，以及胶粘剂的含量为13％。包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、然后经过加压、固化、以及成型的步骤；其中，所述加压为将混合材料置于加压反应釜中5h，且压力为20MPa；所述固化分为三个阶段，固化第一阶段温度为30℃，湿度为99％，时间为3h，固化第二阶段温度为45℃，湿度为96％，时间为1～6h，固化第三阶段为温度为80℃，湿度为95％，时间为1h；所述成型为将材料置于模具中形成固定的形状。

[0031] 在本实施例中，在金属短丝、木屑、以及胶粘剂均匀混合后，也可以压制成一般型材，如板材、棒材、齿轮等

[0032] 实施例二：

[0033] 本实施例中的金属为了同时满足强度和防静电要求，采用双金属丝，即：中碳钢丝10％(重量比)，直径为φ0.3mm，长度为10mm；铜丝6％(重量比)，直径为φ0.3mm，长度为
10mm。采用的木屑直径为φ10mm～φ12mm，且木屑的添加量为70％。

[0034] 将金属丝和木屑混合均匀，并加入14％脲醛树脂胶；置于加压反应釜中3～5h，且压力为20～100MPa；放入固化机中进行固化，所述固化分为三个阶段，固化第一阶段温度为30℃，湿度为95％，时间为3h，固化第二阶段温度为60℃，湿度为99％，时间为6h，固化第三阶段为温度为80℃，湿度为95％，时间为7h；最后将材料置于热压机中，并调节热压机的温度为200℃，压力为2.5Mpa，制备得到厚度为20mm的板材，切割板材便能获得所需尺寸的板材。

[0035] 实施例三

[0036] 本实施例中将符合材料制作织布机齿轮，按照重量比，采用的金属丝为碳钢丝，其含量为12％，且碳钢丝的直径为φ0.3mm，长度为8mm。

[0037] 采用的木屑为橡木木屑，且添加量为75％，所述橡木木屑的直径为φ10mm-φ12mm。

[0038] 将碳钢丝和橡木木屑混合均匀，并加入13％的脲醛树脂胶，搅拌混合均匀后，捣入齿轮模具中，送入热压机，并调节热压机的温度为160℃，压力为4.1Mpa，压制成齿轮成品。

[0039] 实施例四

[0040] 一种复合材料，由两种不同材料分别为金属以及木材，且金属以短丝的形式，木材以碎木屑的形式混合。所述金属长度为80mm，所述金属直径为5mm，所述碎木屑直径为50mm；按照重量比，所述金属的含量为60％；包括将材料混合得到混合料、将混合料中加入胶粘剂、加压为将混合材料置于加压反应釜中5h，且压力为100MPa；固化分为三个阶段，固化第一阶段温度为40℃，湿度为99％，时间为1～3h，固化第二阶段温度为60℃，湿度为96％，时间为4h，固化第三阶段为温度为65℃，湿度为95％，时间为6h；所述压制为将材料置于热压机中压制成15mm的板材，所述热压机的温度为200℃，压力为2.5Mpa。

[0041] 在本实施例中，所述的金属为金属丝，且添加量为16％，也可根据工程要求选择金属丝的种类(如钢丝、铜丝、混合丝)和规格；在本实施例中所述的木屑为松木，当本发明中可根据工程需求选择添加木屑的种类(如橡木、松木、杨木)和规格，使最后制备的复合材料具有特殊性能。

[0042] 将实施例1～4制备的产品做如下的性能检测，如表1：

[0043]

[0044] 国家规定的甲醛释放量，Ⅱ类胶合板标准：E0标准≤0.5mg/L，此为环保最高标准；E1标准为0.5-1.5mg/L；E2标准为1.5-5.0mg/L。远远低于国家规定甲醛释放量的环保最高标准的上限值；胶合板的胶合强度在1.30MPa以上。且呈现受力、传热和导电上各向同性。

[0045] 将实施例1～4的产品做了另一组性能检测，如下表2。

[0046] 表2

[0047]组别/项目抗压kN/m2 抗弯曲kN/m2 抗静电/欧姆
实施例1 415.2 734.1 小于104
实施例2 413.8 732.6 小于104
实施例3 414.1 731.8 小于104
实施例4 415.1 730.9 小于104

[0048] 由表2可以看出，本发明的制备的复合材料具有抗压高于410kN/m2，抗弯曲大于730kN/m2，体积电阻小于104，因此，本发明的复合材料具有高抗压、高抗弯曲，以及抗静电的优点。

[0049] 综上所述，本发明的一种复合材料及其制备方法，改变了传统金属-木材复合材料在力学上的各向异性，呈现受力、传热和导电上的各向同性，使得复合材料还具有高抗压、高抗弯曲强度的性能，且复合材料100％能回收利用。

[0050] 虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

[0051] 在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

[0052] 综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

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