CN110524644A - 一种秸秆仿实木复合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆仿实木复合板，包括：芯层、第一表层和第二表层，所述芯层设置在所述第一表层和所述第二表层之间，所述芯层为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层和所述第二表层均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。本发明提供的秸秆仿实木复合板通过表层、芯层添加纳米活性炭，以吸附复合纤维板内部释放的游离甲醛，提高了秸秆仿实木复合板的安全性。

Description

一种秸秆仿实木复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合建材技术领域，尤其是涉及一种秸秆仿实木复合板及其制备方法。
背景技术
仿实木复合板材是现有技术中大量使用的建筑材料之一，具有多样性、经济性、实用性等特点。目前的仿实木复合板材大多以木屑为主要原料，市场木屑需求量大，导致每年消耗大量的树木，对植被造成极大的破坏。秸秆，是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分，是一种低成本、多用途的可再生生物资源，但多数秸秆直接在田地里焚烧处理，造成巨大的原材料浪费。农作物秸秆的主要化学成分含量(纤维素、半纤维素和木质素)与木材相似，完全可以用来替代木材制造仿实木复合板。将农作物秸秆用于仿实木复合板，是解决目前木材供应不足与木板需求量大之间矛盾的有效途径，同时还能变废为宝，避免秸秆资源的浪费及焚烧秸秆造成的环境污染，增加农民收入。
秸秆仿实木复合板制备时广泛采用脲醛树脂作为胶黏剂。脲醛树脂具有原料成本低得、制备工艺简单、且粘结性能好、可室温固化等优点，但脲醛树脂中含有未反应的游离甲醛，在生产过程中及后期使用过程中，会持续不断的释放游离甲醛，造成生产及使用场合的甲醛污染。同时，农作物秸秆属于易燃物质，成型后的仿实木复合板也极易燃烧，脲醛树脂胶黏剂受热分解会释放出更多的甲醛。因此，如何制备经济实用、工艺简单且安全环保的秸秆仿实木复合板是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秸秆仿实木复合板及其制备方法，防止板材在使用过程释放甲醛，提高秸秆仿实木复合板的安全性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种秸秆仿实木复合板，包括：芯层、第一表层和第二表层，所述芯层设置在所述第一表层和所述第二表层之间，所述芯层为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层和所述第二表层均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。
可选的，所述第一秸秆纤维和所述第一秸秆纤的长度为3～8mm。
可选的，所述第一秸秆纤维的长径比为5～15，所述第二秸秆纤维的长径比为0～5。
可选的，所述第一秸秆纤维与所述第二秸秆纤维的质量比为4～5。
可选的，所述芯层中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、碳酸钙8～10以及脲醛树脂40～60。
可选的，所述第一表层和所述第二表层中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、八硼酸钠10～20以及脲醛树脂40～60。
本发明还提供一种秸秆仿实木复合板的制备方法，包括以下步骤：
取农作物秸秆切断至长度为20～40mm，经研磨粉碎，得到长径比为5～15的第一秸秆纤维和长径比为0～5的第二秸秆纤维，将所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维分别浸入质量浓度为4.0％～5.0％的氢氧化钠溶液中，在60℃～65℃条件下保温50～60min，后取出水洗、干燥至含水量不超过6％，得干燥的所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维；
将纳米活性炭加入以浓HNO3与浓H2SO4体积比为3:1的混酸溶液中超声波振荡20分钟，140℃加热并搅拌30分钟，倒入砂芯漏斗(加微孔滤膜)中进行抽滤，并用去离子水冲洗，少量多次，再将经冲洗和过滤的酸蚀纳米活性炭放置在80℃真空干燥箱内干，制得干燥酸蚀纳米活性炭；
将氧化锌、氧化铜、碳酸钙、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第一胶黏剂，将氧化锌、氧化铜、八硼酸钠、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第二胶黏剂；
将干燥的所述第一秸秆纤维与所述第一胶黏剂混合，施胶量为6％～8％，作为芯层，将干燥的所述第二秸秆纤维与所述第二胶黏剂混合，施胶量为10％～12％，作为第一表层和第二表层；
将所述芯层置于所述第一表层和所述第二表层之间制得预制复合板，再将所述预制复合板热压成型。
可选的，热压成型前，将液压机上下加热模板预热至80℃，将所述预制复合板置入涂有脱模剂的模板上，然后放入液压机的加热板之间预热3～5min，再启动液压机，对所述预制复合板施加3MPa压力，维持3～5min。
本发明提供的秸秆仿实木复合板，包括：芯层、第一表层和第二表层，所述芯层设置在所述第一表层和所述第二表层之间，所述芯层为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层和所述第二表层均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。本发明提供的秸秆仿实木复合板通过表层、芯层添加纳米活性炭，以吸附复合纤维板内部释放的游离甲醛，提高了秸秆仿实木复合板的安全性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的秸秆仿实木复合板示意图。
其中：1-芯层，2-表层，21-第一表层，22-第二表层。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种秸秆仿实木复合板，图1是本发明一实施例提供的秸秆仿实木复合板示意图，如图1所示，所述秸秆仿实木复合板包括：芯层1、第一表层21和第二表层22，所述芯层1设置在所述第一表层21和所述第二表层22之间，所述芯层1为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层21和所述第二表层22均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。所述第一秸秆纤维和所述第一秸秆纤的长度为3～8mm。所述第一秸秆纤维的长径比为5～15，所述第二秸秆纤维的长径比为0～5。所述第一秸秆纤维与所述第二秸秆纤维的质量比为4～5。所述芯层1中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、碳酸钙8～10以及脲醛树脂40～60。所述第一表层21和所述第二表层22中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、八硼酸钠10～20以及脲醛树脂40～60。
本发明还提供一种秸秆仿实木复合板的制备方法，包括一下步骤：
取农作物秸秆切断至长度为20～40mm，经研磨粉碎，筛选得到长径比为5～15的第一秸秆纤维和长径比为0～5的第二秸秆纤维，将所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维分别浸入质量浓度为4.0％～5.0％的氢氧化钠溶液中，在60℃～65℃条件下保温50～60min，后取出水洗、干燥至含水量不超过6％，得干燥的所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维；
将纳米活性炭加入以浓HNO3与浓H2SO4体积比为3:1的混酸溶液中超声波振荡20分钟，140℃加热并搅拌30分钟，倒入砂芯漏斗(加微孔滤膜)中进行抽滤，并用去离子水冲洗，少量多次，再将经冲洗和过滤的酸蚀纳米活性炭放置在80℃真空干燥箱内干，制得干燥酸蚀纳米活性炭；
将氧化锌、氧化铜、碳酸钙、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第一胶黏剂，将氧化锌、氧化铜、八硼酸钠、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第二胶黏剂；
将干燥的所述第一秸秆纤维与所述第一胶黏剂混合，施胶量为6％～8％，作为芯层，将干燥的所述第二秸秆纤维与所述第二胶黏剂混合，施胶量为10％～12％，作为第一表层和第二表层；
将所述芯层置于所述第一表层和所述第二表层之间制得预制复合板，再将所述预制复合板热压成型。
本发明采用干法热压成型工艺，具体过程为：将预制复合板放入模具中，随后在热压机内通过温度、压力的作用，使脲醛树脂熔融浸渍，后经冷却固化而获得秸秆仿实木复合板。热压成型工艺分为五个步骤，分别为预制复合板烘干、脱模剂涂刷、低压预热、加热加压及冷却定型，其中加热加压步骤最为关键。由于秸秆纤维有较强的吸湿性，所以秸秆纤维中有一定量的残余水分。这些水分会在后续的高温加热过程中挥发，导致秸秆仿实木复合板中产生空隙，进而影响秸秆仿实木复合板的力学性能。本发明采用105℃下烘干30min工进一步去除预制复合板的水分。为了避免预制复合板粘附模板，在模板上均匀涂刷脱模剂。低压预热的目的在于在纤维柔软时最大限度排出预制复合板内部的空气，调整预制复合板表、里层间的温度分布，使两部分温度相近。具体措施为：首先将液压机上下加热模板预热至80℃，把预制复合板铺放在涂有脱模剂的模板上，上下模板盖好，然后放入液压机的加热板之间预热3～5min，再启动液压机，对预制复合板施加约3MPa压力，维持3～5min之后释放压力，以上步骤可重复2-3次。
综上，在本发明一实施例提供的一种秸秆仿实木复合板中，所述秸秆仿实木复合板包括：芯层1、第一表层21和第二表层22，所述芯层1设置在所述第一表层21和所述第二表层22之间，所述芯层1为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层21和所述第二表层22均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。本发明提供的秸秆仿实木复合板通过表层、芯层添加纳米活性炭，以吸附复合纤维板内部释放的游离甲醛，提高了秸秆仿实木复合板的安全性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种秸秆仿实木复合板，其特征在于，包括：芯层、第一表层和第二表层，所述芯层设置在所述第一表层和所述第二表层之间，所述芯层为第一秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、碳酸钙以及脲醛树脂的混合物，所述第一表层和所述第二表层均为第二秸秆纤维、氧化锌、氧化铜、纳米活性炭、八硼酸钠以及脲醛树脂的混合物，所述第一秸秆纤维的长径比大于所述第二秸秆纤维的长径比。
2.根据权利要求1所述的秸秆仿实木复合板，其特征在于，所述第一秸秆纤维和所述第一秸秆纤的长度为3～8mm。
3.根据权利要求2所述的秸秆仿实木复合板，其特征在于，所述第一秸秆纤维的长径比为5～15，所述第二秸秆纤维的长径比为0～5。
4.根据权利要求1所述的秸秆仿实木复合板，其特征在于，所述第一秸秆纤维与所述第二秸秆纤维的质量比为4～5。
5.根据权利要求1所述的秸秆仿实木复合板，其特征在于，所述芯层中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、碳酸钙8～10以及脲醛树脂40～60。
6.根据权利要求1所述的秸秆仿实木复合板，其特征在于，所述第一表层和所述第二表层中以质量份数计氧化锌2～2.5、氧化铜1、纳米活性炭8～10、八硼酸钠10～20以及脲醛树脂40～60。
7.一种秸秆仿实木复合板的制备方法，其特征在于，包括：
取农作物秸秆切断至长度为20～40mm，经研磨粉碎，得到长径比为5～15的第一秸秆纤维和长径比为0～5的第二秸秆纤维，将所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维分别浸入质量浓度为4.0％～5.0％的氢氧化钠溶液中，在60℃～65℃条件下保温50～60min，后取出水洗、干燥至含水量不超过6％，得干燥的所述第一秸秆纤维和所述第二秸秆纤维；
将纳米活性炭加入以浓HNO3与浓H2SO4体积比为3:1的混酸溶液中超声波振荡20分钟，140℃加热并搅拌30分钟，再将经冲洗和过滤的酸蚀纳米活性炭放置在80℃真空干燥箱内干，制得干燥酸蚀纳米活性炭；
将氧化锌、氧化铜、碳酸钙、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第一胶黏剂，将氧化锌、氧化铜、八硼酸钠、干燥酸蚀纳米活性炭加入脲醛树脂胶黏剂中，混合均匀制得第二胶黏剂；
将干燥的所述第一秸秆纤维与所述第一胶黏剂混合，施胶量为6％～8％，作为芯层，将干燥的所述第二秸秆纤维与所述第二胶黏剂混合，施胶量为10％～12％，作为第一表层和第二表层；
将所述芯层置于所述第一表层和所述第二表层之间制得预制复合板，再将所述预制复合板热压成型。
8.根据权利要求7所述的秸秆仿实木复合板的制备方法，其特征在于，热压成型前，将液压机上下加热模板预热至80℃，将所述预制复合板置入涂有脱模剂的模板上，然后放入液压机的加热板之间预热3～5min，再启动液压机，对所述预制复合板施加3MPa压力，维持3～5min。
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