CN107739167A - 一种竹屑粉煤灰复合板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹屑粉煤灰复合板,属于建筑材料技术领域。本发明将竹屑烘干,得干燥竹屑;将所得干燥竹屑与松节油搅拌混合,浸泡,过滤,干燥,即得一次处理竹屑;将所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按搅拌混合,浸泡,过滤,得二次处理竹屑;将所得二次处理竹屑与异氰酸酯搅拌混合,浸泡,过滤,得改性竹屑;将改性竹屑,活化粉煤灰,酚醛树脂,固化剂,水,聚乙烯醇液,硅烷偶联剂,表面活性剂置于混料机中,搅拌混合,得混合浆料,向模具中喷洒脱模剂,再将注混合浆料注入模具中,随后将模具置于热压机中,热压成型,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。本发明提供的竹屑粉煤灰复合板具有优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种竹屑粉煤灰复合板,属于建筑材料技术领域。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废弃物,也是工业领域中排放量最大的固体工业废弃物,我国是世界上最大的产煤国,每年产煤量达20亿t,其中大部分用于发电,电厂年排出粉煤灰3~4亿t。粉煤灰的排放不仅侵占大量土地,而且严重污染环境,对生态和环境构成双重破坏,因此,开展粉煤灰的综合利用具有重要的战略意义。粉煤灰是结晶体、玻璃体以及少量未燃烧碳组成的结构复杂的复合体,在干燥状态时呈灰色或灰白色,含水量大时呈灰黑色。火电厂粉煤灰的化学组成为:SiO238%~54%、Al2O323%~38%、Fe2O34%~6%、CaO3%~10%、MgO0.5%~4%、SO30.1%~1.2%。随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加,成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理,就会产生扬尘,污染大气;若排入水系会造成河流淤塞,而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
但粉煤灰可资源化利用,目前粉煤灰已在建筑工业、建材工业、农业、化学工业等方面得到开发利用。将粉煤灰加入到建筑材料中,可做成粉煤灰复合板,在建筑工程领域有较好的应用前景,但是,目前传统的粉煤灰复合板还存在力学性能不佳的问题,因此,还需对其进行实验研究,为粉煤灰在复合材料方面开发利用提供参考。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统粉煤灰复合板力学性能不佳的问题,提供了一种竹屑粉煤灰复合板。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种竹屑粉煤灰复合板,是由以下重量份数的原料组成:30~40份改性竹屑,30~40份活化粉煤灰,30~40份酚醛树脂,8~10份固化剂,10~20份水,10~20份聚乙烯醇液,8~10份硅烷偶联剂,3~5份表面活性剂;
所述改性竹屑的改性步骤为:
(1)将竹屑烘干,得干燥竹屑;
(2)将上述所得干燥竹屑与松节油按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,干燥,即得一次处理竹屑;
(3)将上述所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,得二次处理竹屑;
(4)将上述所得二次处理竹屑与异氰酸酯按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,得改性竹屑;
所述竹屑粉煤灰复合板的制备过程为:按原料组成称量各原料,将改性竹屑,活化粉煤灰,酚醛树脂,固化剂,水,聚乙烯醇液,硅烷偶联剂,表面活性剂搅拌混合,注模,热压成型,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。
所述活化粉煤灰的改性过程为:将粉煤灰球磨粉碎,过筛,得细化粉煤灰;按重量份数计,将10~20份细化粉煤灰,40~50份双氧水,40~50份高锰酸钾溶液混合,滴加硫酸调节pH至5.2~5.5,加热搅拌混合,过滤,干燥,即得活化粉煤灰。
所述酚醛树脂为酚醛树脂2123,酚醛树脂2130或酚醛树脂2127中的任意一种。
所述固化剂为乙二胺,己二胺或二乙烯三胺中的任意一种。
所述聚乙烯醇液的制备过程为:将聚乙烯醇与水按质量比1:50~1:100混合溶胀后,加热搅拌溶解,即得聚乙烯醇液。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
所述表面活性剂为聚乙二醇,烷基糖苷或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
步骤(4)所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯或三甲基己烷二异氰酸酯中的任意一种。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过添加改性竹屑,首先,经松节油浸泡,除去竹屑中大部分的植物蜡,增强竹屑细胞的渗透能力,再经过正硅酸乙酯和异氰酸酯的浸泡,使得正硅酸乙酯和异氰酸酯渗透进细胞中,并于细胞内部残留水分发生反应,其中正硅酸乙酯与水反应生成二氧化硅,生成的二氧化硅被竹屑细胞膜内壁吸附,从而提高细胞强度,使产品力学性能实现从细胞级别的提升,而异氰酸酯与水反应可生成一定量二氧化碳气体和甲胺,在热压成型过程中,细胞中气体受压溢出膨胀,使细胞破裂,渗透出的甲胺可促进酚醛树脂交联,形成三维网络,提升体系的力学性能,同时破裂后细胞膜内壁吸附的二氧化硅得以暴露,暴露出的二氧化硅参与粉煤灰水化过程,形成三维网络,穿插交联于酚醛树脂固化交联形成三维网络中,增强体系的交联密度,进一步提升体系的力学性能;
(2)本发明通过添加活化粉煤灰和聚乙烯醇液,首先,通过将粉煤灰粉碎,提升粉煤灰的活性,其次,经双氧水和高锰酸钾溶液的浸泡,进一步增强体系的活性,在热压成型过程中,一方面,粉煤灰得到活化,使得体系的结合强度得以提升,从而提升体系的力学性能,另一方面,生成体系中钾盐电离生成钾离子,钾离子可促使聚乙烯醇交联,形成的三维网络进一步穿插交联,同时,聚乙烯醇具有良好的吸附性能,可吸附体系的粉煤灰,使其均匀分散在体系中,粉煤灰水化形成的三维网络与聚乙烯醇形成的交联网络穿插,进一步增强体系的交联密度,进一步提升体系的力学性能。
具体实施方式
将粉煤灰置于球磨机中,于转速为500~600r/min条件下,球磨粉碎,过300~400目的筛,得细化粉煤灰;按重量份数计,将10~20份细化粉煤灰,40~50份质量分数为20~30%的双氧水,40~50份质量分数为20~30%的高锰酸钾溶液加入单口烧瓶中,随后用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为8~10%的硫酸调节pH至5.2~5.5,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为60~80℃,转速为200~300r/min条件下,加热搅拌反应1~2h,得反应液,再将所得反应液过滤,得滤渣,随后所得将滤渣置于真空冷冻干燥箱中,干燥1~2h,即得活化粉煤灰;将聚乙烯醇与水按质量比1:50~1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20~30min后,静置溶胀3~4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为95~100℃,转速为400~500r/min条件下,加热搅拌溶解40~50min,即得聚乙烯醇液;将竹屑置于烘箱中干燥至含水率为4~8%,得干燥竹屑,将所得干燥竹屑与松节油按质量比1:50~1:100置于2号烧杯中,于转速为200~300r/min条件下,搅拌混合浸泡1~2h,得浸泡液,随后将所得浸泡液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于真空冷冻干燥箱中,干燥1~2h,即得一次处理竹屑;将所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按质量比1:50~1:100置于3号烧杯中,于转速为300~400r/min条件下,搅拌混合浸泡1~2h后,过滤,得二次处理竹屑;将所得二次处理竹屑与异氰酸酯按质量比1:50~1:100置于4号烧杯中,于转速为300~400r/min条件下,搅拌混合浸泡1~2h后,过滤,得改性竹屑;按重量份数计,将30~40份改性竹屑,30~40份活化粉煤灰,30~40份酚醛树脂,8~10份固化剂,10~20份水,10~20份聚乙烯醇液,8~10份硅烷偶联剂,3~5份表面活性剂置于混料机中,于转速为1200~1300r/min条件下,高速搅拌混合30~50min,得混合浆料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合浆料注入模具中,随后将模具置于热压机中,于温度为130~150℃,压力为3~5MPa条件下,热压成型后,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123,酚醛树脂2130或酚醛树脂2127中的任意一种。所述固化剂为乙二胺,己二胺或二乙烯三胺中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。所述表面活性剂为聚乙二醇,烷基糖苷或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯或三甲基己烷二异氰酸酯中的任意一种。所述脱模剂为乳化甲基硅油,硅树脂或硅脂中得任意一种。
实例1
将粉煤灰置于球磨机中,于转速为600r/min条件下,球磨粉碎,过400目的筛,得细化粉煤灰;按重量份数计,将20份细化粉煤灰,50份质量分数为30%的双氧水,50份质量分数为30%的高锰酸钾溶液加入单口烧瓶中,随后用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的硫酸调节pH至5.5,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为80℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应2h,得反应液,再将所得反应液过滤,得滤渣,随后所得将滤渣置于真空冷冻干燥箱中,干燥2h,即得活化粉煤灰;将聚乙烯醇与水按质量比1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合30min后,静置溶胀4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为100℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌溶解50min,即得聚乙烯醇液;将竹屑置于烘箱中干燥至含水率为8%,得干燥竹屑,将所得干燥竹屑与松节油按质量比1:100置于2号烧杯中,于转速为300r/min条件下,搅拌混合浸泡2h,得浸泡液,随后将所得浸泡液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于真空冷冻干燥箱中,干燥2h,即得一次处理竹屑;将所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按质量比1:100置于3号烧杯中,于转速为400r/min条件下,搅拌混合浸泡2h后,过滤,得二次处理竹屑;将所得二次处理竹屑与异氰酸酯按质量比1:100置于4号烧杯中,于转速为400r/min条件下,搅拌混合浸泡2h后,过滤,得改性竹屑;按重量份数计,将40份改性竹屑,40份活化粉煤灰,40份酚醛树脂,10份固化剂,20份水,20份聚乙烯醇液,10份硅烷偶联剂,5份表面活性剂置于混料机中,于转速为1300r/min条件下,高速搅拌混合50min,得混合浆料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合浆料注入模具中,随后将模具置于热压机中,于温度为150℃,压力为5MPa条件下,热压成型后,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述固化剂为乙二胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述表面活性剂为聚乙二醇。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述脱模剂为乳化甲基硅油。
实例2
将粉煤灰置于球磨机中,于转速为600r/min条件下,球磨粉碎,过400目的筛,得细化粉煤灰;按重量份数计,将20份细化粉煤灰,50份质量分数为30%的双氧水,50份质量分数为30%的高锰酸钾溶液加入单口烧瓶中,随后用胶头滴管向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的硫酸调节pH至5.5,并将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为80℃,转速为300r/min条件下,加热搅拌反应2h,得反应液,再将所得反应液过滤,得滤渣,随后所得将滤渣置于真空冷冻干燥箱中,干燥2h,即得活化粉煤灰;将聚乙烯醇与水按质量比1:100加入1号烧杯中,用玻璃棒搅拌混合30min后,静置溶胀4h,再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为100℃,转速为500r/min条件下,加热搅拌溶解50min,即得聚乙烯醇液;按重量份数计,将40份竹屑,40份活化粉煤灰,40份酚醛树脂,10份固化剂,20份水,20份聚乙烯醇液,10份硅烷偶联剂,5份表面活性剂置于混料机中,于转速为1300r/min条件下,高速搅拌混合50min,得混合浆料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合浆料注入模具中,随后将模具置于热压机中,于温度为150℃,压力为5MPa条件下,热压成型后,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述固化剂为乙二胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述表面活性剂为聚乙二醇。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述脱模剂为乳化甲基硅油。
实例3
将粉煤灰置于球磨机中,于转速为600r/min条件下,球磨粉碎,过400目的筛,得细化粉煤灰;将竹屑置于烘箱中干燥至含水率为8%,得干燥竹屑,将所得干燥竹屑与松节油按质量比1:100置于2号烧杯中,于转速为300r/min条件下,搅拌混合浸泡2h,得浸泡液,随后将所得浸泡液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于真空冷冻干燥箱中,干燥2h,即得一次处理竹屑;将所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按质量比1:100置于3号烧杯中,于转速为400r/min条件下,搅拌混合浸泡2h后,过滤,得二次处理竹屑;将所得二次处理竹屑与异氰酸酯按质量比1:100置于4号烧杯中,于转速为400r/min条件下,搅拌混合浸泡2h后,过滤,得改性竹屑;按重量份数计,将40份改性竹屑,40份细化粉煤灰,40份酚醛树脂,10份固化剂,20份水,10份硅烷偶联剂,5份表面活性剂置于混料机中,于转速为1300r/min条件下,高速搅拌混合50min,得混合浆料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合浆料注入模具中,随后将模具置于热压机中,于温度为150℃,压力为5MPa条件下,热压成型后,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述固化剂为乙二胺。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述表面活性剂为聚乙二醇。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述脱模剂为乳化甲基硅油。
对比例:河北某建材厂生产的粉煤灰复合板。
将实例1至3所得粉煤灰复合板和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:
静曲强度:按GB/T17657人造板及饰面人造板理化性能试验方法中4.8的规定进行检测;拉伸性能:按GB/T1040.2进行测试,试样为哑铃形,拉伸速度50mm/min;冲击强度:按GB/T1843进行测试,试样尺寸为10mm×15mm×120mm。
具体检测结果如表1所示:
表1
由表1检测结果可知,本发明所得竹屑粉煤灰复合板具有优异的力学性能。
Claims (8)
1.一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:是由以下重量份数的原料组成:30~40份改性竹屑,30~40份活化粉煤灰,30~40份酚醛树脂,8~10份固化剂,10~20份水,10~20份聚乙烯醇液,8~10份硅烷偶联剂,3~5份表面活性剂;
所述改性竹屑的改性步骤为:
(1)将竹屑烘干,得干燥竹屑;
(2)将上述所得干燥竹屑与松节油按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,干燥,即得一次处理竹屑;
(3)将上述所得一次处理竹屑与正硅酸乙酯按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,得二次处理竹屑;
(4)将上述所得二次处理竹屑与异氰酸酯按质量比1:50~1:100搅拌混合,浸泡,过滤,得改性竹屑;
所述竹屑粉煤灰复合板的制备过程为:按原料组成称量各原料,将改性竹屑,活化粉煤灰,酚醛树脂,固化剂,水,聚乙烯醇液,硅烷偶联剂,表面活性剂搅拌混合,注模,热压成型,脱模,即得竹屑粉煤灰复合板。
2.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述活化粉煤灰的改性过程为:将粉煤灰球磨粉碎,过筛,得细化粉煤灰;按重量份数计,将10~20份细化粉煤灰,40~50份双氧水,40~50份高锰酸钾溶液混合,滴加硫酸调节pH至5.2~5.5,加热搅拌混合,过滤,干燥,即得活化粉煤灰。
3.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述酚醛树脂为酚醛树脂2123,酚醛树脂2130或酚醛树脂2127中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述固化剂为乙二胺,己二胺或二乙烯三胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述聚乙烯醇液的制备过程为:将聚乙烯醇与水按质量比1:50~1:100混合溶胀后,加热搅拌溶解,即得聚乙烯醇液。
6.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:所述表面活性剂为聚乙二醇,烷基糖苷或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
8.根据权利要求1所述一种竹屑粉煤灰复合板,其特征在于:步骤(4)所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯或三甲基己烷二异氰酸酯中的任意一种。
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