本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)板材的制備方法，具體涉及一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是水稻生產(chǎn)大國(guó)，水稻秸稈資源豐富，可以用其制作生物質(zhì)板材，緩解木材供應(yīng)的壓力，代替部分木制品和塑料制品，同時(shí)減少了塑料對(duì)環(huán)境的污染，也使水稻秸稈資源得到了更有效的利用。
張瑾在其研究生學(xué)位論文《利用水稻秸稈制作可完全降解的生物質(zhì)板材》中，以水稻秸稈為原料，闡述了一種可完全降解的環(huán)境友好型材料-生物質(zhì)板材的制作方法，采用純物理方法，經(jīng)過(guò)切碎、浸泡、磨解、熱壓成型等工藝之后，制成了具有一定強(qiáng)度的生物質(zhì)板材。在制板材的過(guò)程中無(wú)任何化學(xué)試劑的添加，節(jié)約了成本，且廢棄后可完全降解被土壤吸收，作為肥料再次利用，不會(huì)造成任何環(huán)境污染。但是板材存在性能不足。
本發(fā)明向水稻秸稈中加入硫酸鹽木漿分絲帚化，加入增強(qiáng)劑羧基改性硅油進(jìn)行增強(qiáng)改性處理，加入發(fā)泡劑松油；松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制，保證了板材的致密度，高溫熔化可作為膠黏劑，不溶于水，加入可提高板材的耐水性；納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，蒙脫土與生物質(zhì)混合過(guò)程中，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，增加了互相作用；以乳化的液體石蠟為芯材，以充分溶解的明膠為壁材，加入促凝劑乙醇，采用單凝聚法制備微膠囊防水劑；制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑，與水滑石協(xié)同作用，阻燃效果更佳；得到一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法，依照該工藝制備的生物質(zhì)板材力學(xué)性能好、防水性好、阻燃性強(qiáng)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
水稻秸稈40-55，硫酸鹽木漿3-7，羧基改性硅油2-6，明膠4-8，納米蒙脫土5-8，乳化劑OP-10 1-3，液體石蠟2-5，松香2-3，聚丙烯酸3-5，磷酸三聚氰胺2-5，硼酸3-6，水滑石4-8，鈦酸酯偶聯(lián)劑1-3，碳纖維4-8，呋喃樹(shù)脂2-5，松油1-3，乙醇、蒸餾水、正己烷適量。
一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機(jī)剪為10-20mm的碎片，室溫下用水浸泡2-4d，
機(jī)械磨解成纖維長(zhǎng)度1-5mm，加入硫酸鹽木漿，混合均勻，注入打漿機(jī)，分絲帚化使叩解度在25-350SR，緩慢攪拌加入羧基改性硅油，調(diào)pH為4-5；
b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合，40-50℃水浴，攪拌溶解得A液；將
乳化劑OP-10、液體石蠟與松香混合，攪拌乳化1-2h得B液；將A、B液混合，攪拌均勻，加入乙醇，繼續(xù)攪拌1-2h，調(diào)溶液pH為8-9，冰水浴中固化1-2h，經(jīng)真空烘干、粉碎得微膠囊粉末；
c. 向聚丙烯酸中1:3-5加入蒸餾水，加熱至70-90℃，攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸，超聲分散，反應(yīng)3-4h，冷卻、抽濾，水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥至恒重，再與水滑石混合研磨，得復(fù)合阻燃劑；
d. 向正己烷中邊攪拌邊加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3%的溶液，向其中加入碳纖維、呋喃樹(shù)脂，超聲振蕩1-3h，待用；
e. 將a、b、c、d所得物料混合，加入松油，攪拌1-2h，得均勻漿料，填充在模具中，用熱壓機(jī)在2-8MPa、110-160℃壓縮2-4h成型，即得到一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：
（1）向水稻秸稈中通過(guò)加入硫酸鹽木漿分絲帚化，加入增強(qiáng)劑羧基改性硅油進(jìn)行增強(qiáng)改性處理，加入發(fā)泡劑松油，制得一種蒙脫土改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。
（2）松香粉末作為填充劑有助于板材的壓制，保證了板材的致密度；松香高溫熔化可作為膠黏劑；松香具有不溶于水的特性，加入可提高板材的耐水性；松香分子具有雙鍵和羧基活性基團(tuán)，可作為單體參與高溫聚合，形成牢固的化學(xué)鍵，整個(gè)過(guò)程環(huán)保，低能耗，且制得的板材力學(xué)性能良好、耐水型優(yōu)異。
納米蒙脫土改性處理可顯著提高板材的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，蒙脫土與生物質(zhì)混合過(guò)程中，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，增加了互相作用，處理后的蒙脫土-生物質(zhì)復(fù)合板材的吸水性能降低，其尺寸穩(wěn)定性得到了提高。
以乳化的液體石蠟為芯材，以充分溶解的明膠為壁材，加入促凝劑乙醇，采用單凝聚法制備微膠囊防水劑；
（3）制備了磷酸三聚氰胺-聚丙烯鹽-硼酸鹽阻燃劑，與水滑石協(xié)同作用，阻燃效果更佳；磷酸三聚氰胺分子中含磷、氮，不含鹵，可發(fā)生P- N協(xié)同效應(yīng)，阻燃效率高，熱穩(wěn)定性好；硼是一種環(huán)保型原料，硼-磷-氮之間存在阻燃協(xié)同效應(yīng)；水滑石受熱時(shí)失去層間水、碳酸根及羥基，大量吸熱，起到阻燃作用，能吸收酸性氣體和煙霧，起到抑煙、消煙的作用。
（4）碳纖維經(jīng)過(guò)改性處理后，表面出現(xiàn)許多沿碳纖維軸向平行排列的溝槽，這些溝槽較淺且深度均勻，增加了碳纖維的比表面積，提高了碳纖維與基體材料的結(jié)合能力，經(jīng)過(guò)改性后，碳纖維表面的顆粒變小或者消失，微觀表面趨向細(xì)膩光滑。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法，由下述重量份(g)的原料制得：
水稻秸稈55，硫酸鹽木漿7，羧基改性硅油6，明膠8，納米蒙脫土5，乳化劑OP-10 3，液體石蠟5，松香3，聚丙烯酸5，磷酸三聚氰胺5，硼酸3，水滑石4，鈦酸酯偶聯(lián)劑3，碳纖維8，呋喃樹(shù)脂5，松油3，乙醇、蒸餾水、正己烷適量。
一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材及其制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將水稻秸稈曬干后用粉碎機(jī)剪為10-20mm的碎片，室溫下用水浸泡2d，
機(jī)械磨解成纖維長(zhǎng)度1-5mm，加入硫酸鹽木漿，混合均勻，注入打漿機(jī)，分絲帚化使叩解度在25-350SR，緩慢攪拌加入羧基改性硅油，調(diào)pH為4-5；
b. 將明膠、納米蒙脫土與蒸餾水混合，40-50℃水浴，攪拌溶解得A液；乳
化劑OP-10、液體石蠟與松香混合，攪拌乳化1h得B液；將A、B液混合，攪拌均勻，加入乙醇，繼續(xù)攪拌1h，調(diào)溶液pH為8-9，冰水浴中固化1h，經(jīng)真空烘干、粉碎得微膠囊粉末；
c. 向聚丙烯酸中1:3加入蒸餾水，加熱至70-80℃，攪拌下加入磷酸三聚氰胺、硼酸，超聲分散，反應(yīng)3h，冷卻、抽濾，水洗3次，于80-90℃烘箱中干燥至恒重，再與水滑石混合研磨，得復(fù)合阻燃劑；
d. 向正己烷中邊攪拌邊加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3%的溶液，向其中加入碳纖維、呋喃樹(shù)脂，超聲振蕩1-3h，待用；
e. 將a、b、c、d所得物料混合，加入松油，攪拌1h，得均勻漿料，填充在模具中，用熱壓機(jī)在4-8MPa、130-150℃壓縮3h成型，即得到一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材。
上述實(shí)施例制備的一種碳纖維增強(qiáng)改性的防水阻燃型生物質(zhì)板材性能檢測(cè)結(jié)果如下所示：
靜曲強(qiáng)度≥ 21.8MPa，彈性模量≥ 2015MPa，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度≥ 0.54 MPa，吸水厚度膨脹率≤ 7.2%，含水率4.3-8.3%，極限氧指數(shù)為30%，阻燃等級(jí)可達(dá)UL 94V-0級(jí)，環(huán)保等級(jí)達(dá)到E1級(jí)。