混合層-三倍體毛白楊木質(zhì)復(fù)合材料生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及木質(zhì)復(fù)合材料模制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種混合層-三倍體毛白楊 木質(zhì)復(fù)合材料生產(chǎn)的制備工藝。
【背景技術(shù)】：
[0002] 木材是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的重要材料之一，當(dāng)今木材供求非常緊張，為緩解這 一矛盾，我國(guó)采取了大量營(yíng)造人工林增加木材資源的對(duì)策，目前人工林面積已居世界之首， 但是由于其材質(zhì)難以滿足各種用材領(lǐng)域的要求，致使人工林用材不能充分利用，因此如何 合理利用現(xiàn)有人工林木材生產(chǎn)高附加值的木質(zhì)復(fù)合材料，已成為當(dāng)前木材加工界重要的前 沿?zé)狳c(diǎn)研究之一。
[0003] 九十年代以來(lái)，國(guó)外林產(chǎn)工業(yè)界學(xué)者鑒于世界范圍可用木材資源日趨減少的態(tài)勢(shì) 和玻璃纖維具有價(jià)格便宜，力學(xué)性能好，耐腐蝕性強(qiáng)和耐高溫等特點(diǎn)，將用玻璃纖維作為木 質(zhì)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料作為主攻方向之一，并且做了一些探索性的工作，如美國(guó)華盛頓州 立大學(xué)用異氰酸酯作為膠粘劑在實(shí)驗(yàn)室研究用于汽車和其它工業(yè)的木質(zhì)-玻璃纖維復(fù)合 板；英國(guó)Fritz T對(duì)用玻璃纖維增強(qiáng)刨花板的表層作了研究，其膠粘劑用異氰酸酯，結(jié)果表 明增強(qiáng)后產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度和彈性模量均優(yōu)于華夫刨花板；另外，俄羅斯、法國(guó)、葡萄牙等國(guó) 的科技人員也正在進(jìn)行這方面探索工作。從目前研究現(xiàn)狀看，主要研究方向?yàn)槟举|(zhì)材料和 玻璃纖維復(fù)合途徑的研究，由于玻璃纖維本身特點(diǎn)，SiO2的含量在60%以上，是一種無(wú)機(jī)材 料，而木質(zhì)材料是有機(jī)材料，將這兩種材料真正有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是個(gè)相當(dāng)大的難題。關(guān)于 兩種材料界面特性及復(fù)合機(jī)理的研究尚未見過公開報(bào)道。
[0004] 玻璃纖維已有很長(zhǎng)的歷史，它是最早用于聚合物基復(fù)合材料的一種增強(qiáng)材料，玻 璃纖維復(fù)合材料于30年代問世，40年代初即應(yīng)用于航空工業(yè)，至今，它已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各 個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并形成一個(gè)獨(dú)立的部門。
[0005] 目前雖然發(fā)展了各種新型纖維增強(qiáng)材料，如金屬纖維，碳纖維、芳綸、硼纖維、氧化 鋁纖維、聚烯烴纖維和石棉增強(qiáng)纖維等。并制成了許多性能優(yōu)異的復(fù)合材料，但并沒有因此 而降低玻璃纖維增強(qiáng)材料的價(jià)值。由于玻璃纖維結(jié)構(gòu)，性能工藝和價(jià)格方面的特點(diǎn)，它將繼 續(xù)在復(fù)合材料中發(fā)揮重要作用。
[0006] 美國(guó)Saucier J. R.，Holman J. A.認(rèn)為利用玻璃纖維增強(qiáng)木材的強(qiáng)度及剛度是一 個(gè)經(jīng)濟(jì)上可行的技術(shù)方案，玻璃纖維的加入可增加復(fù)合材料的抗彎、抗拉強(qiáng)度，降低其吸水 厚度膨脹率。這種復(fù)合材料由于摻入了大量纖維，可以降低制品的重量。利用輕質(zhì)木材為 芯材，外側(cè)復(fù)合上玻璃纖維樹脂所形成的復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度/重量比，可以用作結(jié) 構(gòu)材料及風(fēng)力發(fā)電機(jī)漿葉。
[0007] 美國(guó)華盛頓州立大學(xué)的木質(zhì)材料工程實(shí)驗(yàn)室，用異氰酸脂作為膠粘劑研究用于汽 車和其它工業(yè)的木質(zhì)-玻璃纖維復(fù)合板。
[0008] 俄羅斯KyII1HHHOB BH在實(shí)驗(yàn)室中研究用木材碎料和玻璃纖維為基料、制備 聚合壓縮物料；英國(guó)Moulin JM試驗(yàn)由木材和玻璃纖維與苯酚膠粘劑層積制成復(fù)合梁并進(jìn) 行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。結(jié)果表明與沒有玻璃纖維的木梁相比，玻璃纖維強(qiáng)化膠合梁具有較高的 機(jī)械強(qiáng)度。其裂斷模式由明顯改變。
[0009] 英國(guó)Fritz T對(duì)用玻璃纖維和亞麻增強(qiáng)刨花板表層作了研究，該研究分別采用網(wǎng) 目寬度為〇. 45、0. 6、0. 75mm，酚醛樹脂浸漬量102-260g/m2的三種玻璃纖維布及亞麻作為增 強(qiáng)材料，制板時(shí)，將玻璃纖維布置于表層厚度的25%以下，而亞麻纖維制成坯并雙面浸以異 氰酸脂后置于表層厚度的中央，板的表層刨花采用山毛櫸細(xì)刨花或細(xì)長(zhǎng)的針葉材刨花，芯 層采用山毛櫸刨花，制成的玻璃纖維增強(qiáng)刨花板的密度為0. 82g/cm3,厚度為38mm ;亞麻纖 維增強(qiáng)板厚20mm，密度為0. 715g/cm3 ;結(jié)果表明制得的增強(qiáng)后產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度和彈性模量 均優(yōu)于華夫刨花板。
[0010] 俄羅斯XapueBHHKOB B H以呋喃樹脂為基體，用混凝土主要原料，與木質(zhì)鋸屑，刨 花和木片來(lái)制備安山巖木質(zhì)混凝土板，為了轉(zhuǎn)換蠕變狀態(tài)，因此必須加筋，安山巖木質(zhì)聚合 混凝土的最有效的加筋是用鋁硼硅酸、混合物的玻璃纖維。
[0011] 俄羅斯BOHOB E r研制用玻璃纖維增強(qiáng)用樺木原料，并且用環(huán)氧樹脂作為膠粘劑 來(lái)生產(chǎn)木制運(yùn)動(dòng)用品，試驗(yàn)表明：用玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的物理力學(xué)性能比未加強(qiáng)的 膠合木要高12~80%，在運(yùn)動(dòng)用品增大強(qiáng)度和剛度的同時(shí)，用不珍貴樹種代替珍貴的硬闊 葉樹材。
[0012] 俄羅斯AHHeHKoB BCP研究了玻璃纖維和玄武巖纖維對(duì)木質(zhì)-膠合混合物（膠 粘劑采用脲醛樹脂）制成的壓制材料的影響，并確定了這些樹脂結(jié)合作用的可能性。對(duì) 增強(qiáng)材料的不同含量（重量的5-30% )、不同木質(zhì)碎料長(zhǎng)度（10-50mm)和研制材料容重 (900, 1000, llOOkg/m3)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：用高強(qiáng)度纖維加強(qiáng)的木質(zhì)-膠合混合物不僅 會(huì)提高材料的強(qiáng)度，而且能改善異形構(gòu)件在曲線表面上的形成條件，降低或完全排除裂隙 和斷裂的產(chǎn)生，并能獲得等強(qiáng)度和等密度的材料。當(dāng)材料中玻璃纖維含量為12-20% (重 量）、玄武巖纖維為15-22%時(shí)，可以得到最佳的加強(qiáng)效應(yīng)。
[0013] 王國(guó)超、吳國(guó)仕、曾春雷等人、高文超、袁越濮安彬等人相繼用無(wú)堿玻璃纖維平紋 布和無(wú)堿薄氈來(lái)增強(qiáng)刨花板和膠合板強(qiáng)度的初步摸索實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：無(wú)堿平紋玻璃 纖維布（薄氈）增強(qiáng)的刨花板（膠合板）靜曲強(qiáng)度、彈性模量有所提高，吸水厚度膨脹率有 所下降，內(nèi)膠合強(qiáng)度下降。
[0014] 從國(guó)內(nèi)外木質(zhì)材料與玻璃纖維復(fù)合的材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，可以得出：木質(zhì) 復(fù)合材料經(jīng)過各種復(fù)合制備后，比原本木材具有許多優(yōu)良性能，可按照人們的意愿和用途， 改良天然木材固有的缺點(diǎn)和賦予木材新的功能；提高木材使用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)低質(zhì)材的優(yōu)化利 用，可以講，復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果，體現(xiàn)了材料發(fā)展的規(guī)律，木材工業(yè)今后 將大力發(fā)展木質(zhì)復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0015] 本發(fā)明是以三倍體毛白楊和玻璃纖維、亞麻屑為主要原材料,采用北林大BN-I號(hào) 低毒性PF樹脂為膠黏劑，采用北林大BZ-I號(hào)石蠟乳液防水劑，采用北林大BZ-2號(hào)表面處 理劑，采用北林大BZ-3號(hào)脫模劑制備的復(fù)合材料。
[0016] 本發(fā)明涉及的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)見附圖1，附圖1為混合層-三倍體毛白楊木質(zhì)復(fù)合 材料結(jié)構(gòu)形式圖（C-W-C)，C-W-C為混合層-木質(zhì)刨花芯層-混合層（混合層為短切玻璃纖 維絲、亞麻屑和木質(zhì)刨花表層按一定比例混合而成），W為木質(zhì)刨花板述。
[0017] 通過產(chǎn)品的