CN103481567B - 一种生物质多聚物杂化叠层复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种生物质多聚物杂化叠层复合材料及制备方法，它涉及生物质复合材料领域。它解决了现有人造板生产过程中能耗大，生产成本高，产成品对环境的污染严重，材料的综合性能差的问题。本发明依据有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料不同的材料表征特性进行层间任意组合，即可得到不同表征特性的叠层复合材料。方法为：在生物质复合材料多功能叠层复合机上充分利用无机聚合材料、水基有机聚合材料在常温、常压条件下成型的机理，充分发挥多聚物材料界面混合、相溶结合的优势。本发明的材料不含甲醛和苯酚；5000KJ明燃8小时，不产生明火，仅有轻微碳化现象；清水浸泡30天，膨胀率不超过8％。
Description
技术领域
本发明涉及生物质复合材料领域。具体涉及一种生物质多聚物杂化叠层复合料材及制备方法。
背景技术
目前，生产的各种复合材料基本上是单一聚黏复合反应体系，这种单一聚黏体系的材料难以满足材料从无机非金属材料到高分子材料的跨越，而且这种单一聚黏体系的材料大部分是采用高温高压的成型工艺，所以生产成本高，难以满足市场竞争的需求。以无机聚合材料生产的各种沼气池、污水处理池、石膏板、硅酸钙板所运用的是无机胶凝材料的单一聚合原理；而无机物聚合后存在着表面硬度高、结构强度弱、防腐耐候性差的问题。生产的菱镁材料人造板是利用氧化镁、氯化镁等无机物的聚合机理，将锯末、粉碎后的秸秆粉做为惰性填充物参与无机物的聚合反应。由于有机生物质基本上是以惰性材料的形式参与反应的，无机聚合材料在聚合体系中的比例大于有机生物质材料。也由于有机生物质材料未经改性工艺处理，所以无机聚合材料对有机生物质的聚合能力差、无机聚合物与有机生物质材料之间没有形成链接相溶结构的原因，至使现在的菱镁材料人造板依然存在着表面硬度大，结构强度弱的现象。生产的农作物秸秆人造板，是用有机高分子聚合物为聚合材料，在高温高压的条件下生产的；有机高分子聚合材料在高温高压的条件下和生物质纤维接触时，会发生三重反应从而改变生物质材料纤维分子的结构：表面成膜：高分子聚合材料与生物质材料纤维表面水分、空气中的水分反应，加上秸秆本身表面的SiO2，形成致密保护膜；纤维成骨：高分子聚合材料与纤维内部水反应，形成固化层，支撑板体；羟基成筋：高分子聚合材料与纤维自身羟基的反应，优化了材料的物理性能。这种化学粘合的结构，是在高温高压的条件下，使生物质材料的分子结构产生变化，使秸秆材料内部形成了经络纵深致密无隙的结构。但是由于农作物秸秆的界面特性以及生产工艺，使这种农作物秸秆人造板的结构密度不是很理想，特别是依然采用传统的木质人造板的生产工艺，所以单位生产成本比较高。WPC(木塑材料)是用有机高分子材料与有机生物材料，在改善了材料的极性，提高了两相材料的相溶性后，在高温条件下聚合成型的。这种木塑复合具有优良的材料特性，但是单位生产成本偏高，难以适应市场竞争。木本植物人造材料的生产是使用有机聚合物尿醛树脂胶、酚醛树脂等粘接剂，对生物质材料进行粘接，在高温高压条件下的成型工艺。主要缺点是原材料对林业资源消耗大，生产过程中能耗大，对环境的污染严重，材料的综合性能差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有人造板材料、秸秆人造板材料、木塑复合材料对林业资源消耗大，生产过程中能耗大，生产成本高，产成品对环境的污染严重，材料的综合性能差的问题，提供了一种生物质多聚物杂化叠层复合材料及制备方法，解决该问题的具体技术方案如下：
本发明的一种生物质多聚物杂化叠层复合材料，由有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层组成，依据有机聚合材料层、无机聚合材料成或高分子材料层不同的材料表征特性进行层间任意组合，即可得到不同表征特性的叠层复合材料，复合材料叠合的总层数为奇数层，有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层交叉设置；
所述的有机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、氢氧化铝4～6份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份、色浆2～6份、氯化镁或硫酸镁6～10份和磁化水38～42份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆粉4～6份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉1～3份组成；
所述的无机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，固体材料按重量份由轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份、废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉、炼钢炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份、秸秆粉或锯末粉45～50份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉2～4份组成；液体材料按重量份由氯化镁或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、MDI2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
所述的高分子聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由废弃聚丙烯33～37份、新聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份和水玻璃混1～3份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成。
一种生物质多聚物杂化叠层复合材料的制备方法，该方法的步骤如下：
步骤一、在一种生物质多聚物杂化叠层复合材料生产设备的配料系统中，设立一个磁场强度为160千安培米，水流速度为0.65米/分的水溶液磁化机，用水溶液磁化机产生的磁化水配制无机聚合材料的固化剂、水基有机聚合材料的分散剂；
步骤二、有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料的配制：
有机聚合材料层的配制
所述的有机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、氢氧化铝4～6份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份、色浆2～6份、氯化镁或硫酸镁6～10份和磁化水38～42份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆粉4～6份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉1～3份组成；
将上述材料中的甲基丙烯酸甲脂对生物质秸秆粉、竹原增强纤维短切丝进行喷洒，甲基丙烯酸甲脂的浓度为25％，以改良生物质材料的憎水性；
用氯化钡、磷酸氢二铵、水玻璃混合后对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
按面层材料、芯层材料在加入改性竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝后进行配料；
将上述改性后的秸秆粉、废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、废弃花岗岩石粉、矿渣粉或建筑垃圾粉、滑石粉和粉煤灰，加入不饱和树脂进行改性，不饱和树脂的加入量为4～6份；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁和硫酸镁时，用磁化水作为分散剂进行配制，配比浓度为24～26％，可极大的提菱镁材料固化后的结构强度；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为24～26％的固化剂，固化剂与欠烧氧化镁粉配制成菱镁材料组分，将铁铝酸盐水泥加入欠烧氧化镁粉和氯化镁或硫酸镁组份的菱镁材料进行无机材料复配改性；将改性后的秸秆粉和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉或炉渣粉、废弃花岗岩石粉、矿渣粉、建筑垃圾粉、滑石粉或粉煤灰，加入不饱和树脂进行改性与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
在配制面层材料时比强度要大；在配制芯层材料时比钢度要高；
有机聚合材料层在配制成面层材料时，配制有机聚合材料层材料的比强度要大；有机聚合材料层在配制成芯层材料时，配制有机聚合材料层材料的比钢度要高；
无机聚合材料层的配制
所述的无机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，固体材料按重量份由轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份、废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉、炼钢炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份、秸秆粉或锯末粉45～50份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉2～4份组成；液体材料按重量份由氯化镁或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、MDI2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶，制成有机聚合材料作为生物质惰性填充材料改性的憎水剂，对生物质惰性填充物的秸秆粉或锯沫粉、竹原纤维短切丝进行喷淋憎水预处理；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁、硫酸镁时，是用磁化水作为分散剂进行配制，配制的浓度为26～28％，可极大的提高菱镁材料固化后的结构强度；
用氯化钡、磷酸氢二铵和水玻璃混合后对生物质秸秆粉或锯末粉、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶制成的有机聚合材料增塑剂，对无机聚合材料的硫铝酸盐水泥、脱硫石膏进行增塑复合改性处理；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为26～28％的固化剂，将此固化剂与轻烧氧化镁粉配制成菱镁材料组份，将铝酸盐水泥加入菱镁材料进行无机材料复配改性，将改性后的秸秆粉、滑石粉、粉煤灰和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉或建筑垃圾粉，与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
无机聚合材料层在配制成面层材料时，配制无机聚合材料层材料的比强度要大；无机聚合材料层在配制成芯层材料时，配制无机聚合材料层材料的比钢度要高；
高分子材料层的配制
所述的高分子聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由废弃聚丙烯33～37份、新聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份和水玻璃混1～3份组成；
固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成；
用马来酸酐、界面改性剂、氯化钡、磷酸氢二铵和水玻璃混合后对对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
将配料后的各种填充材料：秸秆灰、改性后的秸秆粉或锯沫粉、重质碳酸钙和废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉，按面层材料、芯层材料与无机聚合材料铁铝酸盐水泥和脱硫石膏进行一期混合搅拌；
将废弃聚丙烯和新聚丙烯材料加温至110～115℃加入一期搅拌料进行二期改性混合搅拌即可；
步骤三、将步骤二配制好的有机聚合材料、无机聚合材料层或高分子材料(依据有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料不同的材料表征特性)，料浆输送至一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的料箱内；
步骤四、启动一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备，对面层材料、芯层材料在常温常压下进行挤压、碾轧、叠层复合碾轧；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的每一级进料轧辊主机上，设置JZO的三相异步复合振动电机，使进料端口呈现大振幅低频率的振动，当待铺装的原料经过初级轧辊层时，使进料层的铺装速度加快，也有利于铺装层生物质复合材料气泡的消除；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的立体复合机架上，设置YZS的直线振动电机，当经过初级轧辊后的生物质复合分层片材料进行叠层复合时，在水平运行轨迹、垂直运行轨迹上均产生直线振动，可增强生物质复合材料的聚黏性；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备上，设置YVP的变频振动电机，当经过叠层复合后的生物质复合材料，在叠层成型复合时产生小振幅高频率的振动；以提高生物质多聚物杂化叠层复合材料的密度；
步骤五、在一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备材料成型段，设质真空硫化系统，真空负压可达2×104Pa，将叠层复合成型后的复合材料在真空硫化系统内进行真空吸附干燥；
步骤六、送入25～35度的恒温室进行恒温养护；
步骤七、脱模、切边和砂光定厚；抛光即制成本发明的具有不同表征特性的生物质多聚物杂化叠层复合材料。
本发明的一种生物质多聚物杂化叠层复合材料及制备方法的优点：
采用磁化水配制水基有机聚合材料，当水流速为0.94米/分和1.0米/分，磁场强度为130千安培米时，磁化水与普通水拌制的无机聚合材料相对比，无机聚合材料的强度就会增加30～40％；在固化物含量相同时对材料的聚合黏度、渗透性都大为增强，极大的提高了水基聚合材料的抗冻融性能，用普通的水配制的水基胶黏剂的抗冻融循环性检测一般在30次左右，而用磁化水配制的水基胶黏剂的抗冻融循环性检测却超过了100次；在一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备上采用JZO的三相异步复合振动电机，使进料端口呈现大振幅低频率振动，使进料层的铺装速度加快，也有利于铺装层生物质复合材料气泡的消除；在杂化叠层复合板材料生产设备的立体复合机架上，采用YZS的直线振动电机，使生物质复合材料在复合时水平运行轨迹、垂直运行轨迹上均产生直线振动，可增强生物质复合材料的聚黏性；在一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备材料叠层复合主机上，安装采用YVP的变频振动电机，使生物质复合材料在叠层复合时产生小振幅高频率的振动，以提高生物质多聚物杂化叠层复合材料的密度；采用真空硫化系统，真空负压可达2×104Pa，通过真空负压工艺，进一步消除了这种多聚物杂化叠层复合材料中的微气泡，缩短了材料反应成型时间并进一步的提高了生物质多聚物杂化叠层复合材料的密度。及大的提升了生物质多聚物杂化叠层复合材料界面的韧性和断裂能，造就生物质多聚物杂化复合材料优良的物理力学性能；采用改性竹原纤维网格布作为增强纤维材料，进一步增强了这种生物质多聚物杂化复合材料的基体材料与增强纤维材料的浸润性；充分利用无机聚合材料、水基有机聚合材料在常温、常压条件下成型的机理，充分发挥多聚物材料界面混合、相溶结合的优势，从而实现了在常温、常压的条件下生产生物质多聚物杂化复合材料的目的；本发明的技术性能指标：顺向静曲强度为26Mpa，横向静曲强度为20Mpa，顺向弹性模量为5500Mpa，横向弹性模量为3500Mpa，达到GB/T17656-1999人造板国家标准的要求；与GB/T17656-1999人造板国家标准相比不含甲醛和苯酚；5000KJ明燃8小时，不产生明火，仅有轻微碳化现象；清水浸泡30天，膨胀率不超过8％。
附图说明
图1是本发明的生物质多聚物杂化叠层复合材料(七层)的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的由有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层组成，依据有机聚合材料层、无机聚合材料成或高分子材料层不同的材料表征特性进行层间任意组合，即可得到不同表征特性的叠层复合材料，复合材料叠合的总层数为奇数层，有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层交叉设置；
所述的有机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、氢氧化铝4～6份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份、色浆2～6份、氯化镁或硫酸镁6～10份和磁化水38～42份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉(200目)18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆粉100目4～6份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉(200目)1～3份组成；
所述的无机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，固体材料按重量份由轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份、废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉、炼钢炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉(200目)4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份、秸秆粉或锯末粉(80目)45～50份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉2～4份组成；液体材料按重量份由氯化镁或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、MDI2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
所述的高分子聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由废弃聚丙烯33～37份、新聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份和氯化钡、磷酸氢二铵或水玻璃混1～3份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉(200目)4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉(100目)8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成。
具体实施方式二：本实施方式所述的一种生物质多聚物杂化叠层复合材料的制备方法的步骤如下：
步骤一、在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的配料系统中，设立一个磁场强度为160千安培米，水流速度为0.65米/分的水溶液磁化机，用水溶液磁化机产生的磁化水配制无机聚合材料的固化剂、水基有机聚合材料的分散剂，能使生物质多聚物杂化叠层复合材料的结构强度提高30～40％；
步骤二、有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料的配制：
有机聚合材料层的配制
所述的有机聚合材料层，按重量份由：聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、(无机阻燃剂)氢氧化铝4～6份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份和色浆2～6份、欠烧氧化镁粉的固化剂：氯化镁或硫酸镁6～10份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、磁化水38～42份组成；
以上为有机聚合材料层的液体材料
有机层无机改性材料为：无机聚合材料的：铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份，无机惰性填充材料：废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉(200目)18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份；有机惰性填充材料：秸秆粉(100目)4～6份；填充的增强纤维材料：竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份，高分子惰情填充材料：废弃热固型塑料粉(200目)1～3份；
以上为有机聚合材料层的固体材料
用上述材料中的甲基丙烯酸甲脂对生物质秸秆粉、竹原增强纤维短切丝进行喷洒，甲基丙烯酸甲脂的浓度为25％，以改良生物质材料的憎水性；
用氯化钡、磷酸氢二铵、水玻璃混合后对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶制成的有机聚合材料增塑剂，对无机聚合材料的铁铝酸盐水泥、脱硫石膏进行增塑复合改性处理；
按面层材料、芯层材料在加入改性竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝后进行配料；
将上述改性后的秸秆粉和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉或炉渣粉、废弃花岗岩石粉、矿渣粉、建筑垃圾粉、滑石粉或粉煤灰，加入不饱和树脂进行改性；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁和硫酸镁时，用磁化水做为分散剂进行配制，配比浓度为25％，可极大的提菱镁材料固化后的结构强度；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为25％、配比质量为固体材料质量52份的固化剂。将此固化剂与欠烧氧化镁粉配制成菱镁材料组份；
将铁铝酸盐水泥加入菱镁材料进行无机材料复配改性，将改性后的秸秆粉和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉或炉渣粉、矿渣粉、建筑垃圾粉、滑石粉、粉煤灰，与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
有机聚合材料层在配制成面层材料时，要求配制有机聚合材料层材料的比强度要大；有机聚合材料层在配制成芯层材料时，要求配制有机聚合材料层材料的比钢度要高；
无机聚合材料层的配制
所述的无机聚合材料层，按重量份由无机聚合材料的轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份；填充的无机惰性材料为：废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉或炼钢炉渣粉、矿渣粉、建筑垃圾粉(200目)4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份；填充的有机惰性材料为：秸秆粉或锯末粉(80目)45～50份，填充的增强纤维材料：竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份；填充的高分子材料为：废弃热固型塑料粉2～4份组成；
以上为无机聚合材料层的固体材料
轻烧氧化镁粉的固化剂：氯化镁、或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份；对无机聚合材料层进行增塑改性的有机聚合材料为：MDI2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
以上为无机聚合材料层的液体材料
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶，制成有机聚合材料作为生物质惰性填充材料改性的憎水剂。其方法是对生物质惰性填充物的秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝喷淋，进行憎水预处理；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁、硫酸镁时，是用磁化水作为分散剂进行配制，配制的浓度为27％，可极大的提高菱镁材料固化后的结构强度。
用氯化钡、磷酸氢二铵、水玻璃对生物质秸秆粉或锯末粉、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
按面层材料、芯层材料在加入改性竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝后进行配料；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶制成的有机聚合材料增塑剂，对无机聚合材料的硫铝酸盐水泥、脱硫石膏进行增塑复合改性处理；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为27％、配比质量为固体材料质量82份的固化剂；将此固化剂与轻烧氧化镁粉配制成菱镁材料组份；将铝酸盐水泥加入菱镁材料进行无机材料复配改性，将改性后的秸秆粉和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉或炉渣粉、矿渣粉、建筑垃圾粉、滑石粉、粉煤灰，与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
无机聚合材料层在配制成面层材料时，要求配制有无聚合材料层材料的比强度要大；无机聚合材料层在配制成芯层材料时，要求配制无机聚合材料层材料的比钢度要高；
高分子材料层的配制
所述的高分子聚合材料层，按重量分由废弃聚丙烯33～37份、新聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份和氯化钡、磷酸氢二铵或水玻璃混1～3份组成；
以上为高分子材料层的液体材料
高分子材料层改性材料：由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉(200目)4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉(100目)8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成；
以上为高分子材料层的固体材料
用马来酸酐、界面剂、氯化钡、磷酸氢二铵、水玻璃混合后对对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
按面层材料、芯层材料在加入改性竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝后进行配料；
将配料后的各种填充材料：秸秆灰、改性后的秸秆粉或锯沫、重质碳酸钙、废弃石英玻璃粉或炉渣粉、矿渣粉、建筑垃圾粉，按面层材料、芯层材料与无机聚合材料铁铝酸盐水泥、脱硫石膏进行一期混合搅拌；
将废弃聚丙烯、新聚丙烯材料加温至110℃，加入一期搅拌料进行二期改性混合搅拌即可；
步骤三、将步骤二配制好的有机聚合材料、无机聚合材料层或高分子材料(依据有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料不同的材料表征特性)，料浆输送至一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备的料箱内；
步骤四、启动一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备，对面层材料、芯层材料进行挤压、碾轧、叠层复合碾轧；
一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的每一级进料轧辊主机上，设置JZO的三相异步复合振动电机，使进料端口呈现大振幅低频率的振动，当待铺装的原料经过初级轧辊层时，使进料层的铺装速度加快，也有利于铺装层生物质复合材料气泡的消除；
一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的立体复合机架上，设置YZS的直线振动电机，当经过初级轧辊后的生物质复合分层片材料进行叠层复合时，在水平运行轨迹、垂直运行轨迹上均产生直线振动，可增强生物质复合材料的聚黏性；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备上，设置YVP的变频振动电机，当经过叠层复合后的生物质复合材料，在叠层成型复合时产生小振幅高频率的振动；以提高生物质多聚物杂化叠层复合材料的密度；
步骤五、在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的材料成型段，设质真空硫化系统，真空负压可达2×104Pa，将叠层复合成型后的复合材料在真空硫化系统内进行真空吸附干燥；
步骤六、送入25～35度的恒温室进行恒温养护；
步骤七、脱模、切边和砂光定厚；抛光即制成本发明的具有不同表征特性的生物质多聚物杂化叠层复合材料。
本发明中采用的一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备已与本发明申请的同时申请了发明和实用新型专利。
本发明将无机聚合物、有机聚合物和高分子材料这三大类聚合物质材料对非活性的生物质材料、无机填充材料、热固性高分子材料进行单向材料改性；在材料复配时进行聚合材料间的双、多向互为改性；形成无机聚合材料、有机聚合材料、高分子材料间的多聚物复合反应体系。提高无机聚合材料、有机聚合材料、高分子材料与生物质材料、无机填充材料、热固性高分子填充材料的化学键合相界的亲和性。
如有机聚合材料层以有机聚合材料为主体，加入无机聚合材料为客体，再填充经高分子聚合材料改性后的生物质材料混合复配而成。
如无机层材料层以无机聚合材料为主体，加入有机高分子聚合材料为客体，再填充经高分子聚合材料改性后的无机惰性材料混合复配而成。
如高分子材料层以高分子聚合材料为主体，加入无机聚合材料为客体，再填充经有机聚合材料改性后的生物质材料混合复配而成。
生物质多聚物复合材料在结构形成过程中，无机聚合材料、有机聚合材料、高分子材料相互都起到了活性反应作用。由于提升了无机聚合材料、有机聚合材料、高分子材料与生物质材料、无机填充材料、热固性高分子填充材料化学键合相界的表面能，强化了生物质多聚物杂化叠层复合材料界面的相似相溶化学健合，在这个多聚物复合聚黏反应体系中，无机聚合材料的结晶体、有机聚合材料的结晶体、高分子材料的结晶体相互渗透，固化结构相互支撑；依材料使用的不同特性，在材料的表面形成无机材料层、有机材料层、高分子材料层；在材料的剖面形成了依不同使用材料特性、不同材料密度的分层结构；使生物质多聚物杂化复合材料的界面承载能力得以提高。
如表征特性为有机生物质材料层时，如果是3层叠合，那么1、3层为有机聚合主体层，2层为无机聚合材料或高分子材料主体层；如果是5层叠合，那么1、3、5层为有机聚合主体层，2、4层为无机聚合材料或高分子材料主体层。如果是7层叠合，那么1、3、5、7层为有机聚合主体层，2、4、6层为无机聚合材料或高分子材料主体层。
如表征特性为无机材料层时，如果是3层叠合，那么1、3层为无机聚合主体层，2层为有机聚合材料或高分子材料主体层；如果是5层叠合，那么1、3、5层为无机聚合主体层，2、4层为有机聚合材料或高分子材料主体层；如果是7层叠合，那么1、3、5、7层为无机聚合主体层，2、4、6层为有机聚合材料或高分子材料主体层。
如表征特性为高分子材料层时，如果是3层叠合，那么1、3层为高分子聚合主体层，2层为无机聚合材料或有机聚合材料主体层；如果是5层叠合，那么1、3、5层为高分子聚合主体层，2、4层为无机聚合材料或有机聚合材料主体层；如果是7层叠合，那么1、3、5、7层为高分子聚合主体层，2、4、6层为无机聚合材料或有机聚合材料主体层。
建立双多向复合聚黏复合反应体系，提高无机聚合材料、有机聚合材料、高分子材料与生物质材料、无机填充材料、热固性高分子填充材料的化学键合相界的亲和性；使无机聚合材料结晶体、有机聚合材料结晶体、高分子材料结晶体相互渗透，固化结构相互支撑；提高了本发明的生物质多聚物杂化叠层复合材料的界面承载能力。
Claims (2)
1.一种生物质多聚物杂化叠层复合材料，它由有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层组成，其特征在于依据有机聚合材料层、无机聚合材料成或高分子材料层不同的材料表征特性进行层间任意组合，即可得到不同表征特性的叠层复合材料，复合材料叠合的总层数为奇数层，有机聚合材料层、无机聚合材料层或高分子材料层交叉设置；
所述的有机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、氢氧化铝4～6份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份、色浆2～6份、氯化镁或硫酸镁6～10份和磁化水38～42份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆粉4～6份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉1～3份组成；
所述的无机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，固体材料按重量份由轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份、废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉、炼钢炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份、秸秆粉或锯末粉45～50份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉2～4份组成；液体材料按重量份由氯化镁或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、MDI 2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
所述的高分子聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由废弃聚丙烯33～37份、聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份和水玻璃混1～3份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成。
2.根据权利要求1所述的一种生物质多聚物杂化叠层复合材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、在一种生物质多聚物杂化叠层复合材料生产设备的配料系统中，设立一个磁场强度为1600000安培/米，水流速度为0.65米/分的水溶液磁化机，用水溶液磁化机产生的磁化水配制无机聚合材料的固化剂、水基有机聚合材料的分散剂；
步骤二、有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料的配制：
有机聚合材料层的配制
所述的有机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由聚氨脂2～4份、不饱和树脂18～22份、改性淀粉胶1～3份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、甲基丙烯酸甲脂4～6份、氢氧化铝4～6份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、菱镁改性剂0.05～0.15份、消泡剂0.05～0.15份、界面改性剂2～4份、色浆2～6份、氯化镁或硫酸镁6～10份和磁化水38～42份组成；固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥6～10份、欠烧氧化镁粉8～12份、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉18～22份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆粉4～6份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉1～3份组成；
将上述材料中的甲基丙烯酸甲脂对生物质秸秆粉、竹原增强纤维短切丝进行喷洒，甲基丙烯酸甲脂的浓度为25％，以改良生物质材料的憎水性；
用氯化钡、磷酸氢二铵、水玻璃混合后对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
按面层材料、芯层材料在加入改性竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝后进行配料；
将上述改性后的秸秆粉、废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、废弃花岗岩石粉、矿渣粉或建筑垃圾粉、滑石粉和粉煤灰，加入不饱和树脂进行改性，不饱和树脂的加入量为4～6份；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁和硫酸镁时，用磁化水作为分散剂进行配制，配比浓度为24～26％，可极大的提菱镁材料固化后的结构强度；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为24～26％的固化剂，固化剂与欠烧氧化镁粉配制成菱镁材料组分，将铁铝酸盐水泥加入欠烧氧化镁粉和氯化镁或硫酸镁组份的菱镁材料进行无机材料复配改性；将改性后的秸秆粉和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉或炉渣粉、废弃花岗岩石粉、矿渣粉、建筑垃圾粉、滑石粉或粉煤灰，加入不饱和树脂进行改性与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
在配制面层材料时比强度要大；在配制芯层材料时比钢度要高；
有机聚合材料层在配制成面层材料时，配制有机聚合材料层材料的比强度要大；有机聚合材料层在配制成芯层材料时，配制有机聚合材料层材料的比钢度要高；
无机聚合材料层的配制
所述的无机聚合材料层由液体材料和固体材料组成，固体材料按重量份由轻烧氧化镁粉23～27份、硫铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏粉2～4份、粘土粉1～3份、废弃花岗岩石粉、废弃石英玻璃粉、炼钢炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、滑石粉4～6份、粉煤灰4～6份、秸秆灰7～9份、秸秆粉或锯末粉45～50份、竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝10～15份和废弃热固型塑料粉2～4份组成；液体材料按重量份由氯化镁或硫酸镁18～22份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份、水玻璃1～3份、MDI 2～4份、改性淀粉胶4～6份、骨胶或鱼鳞胶4～6份、回收再生的聚乙烯脂乳液4～6份、菱镁改性剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、界面改性剂4～6份和磁化水80～85份组成；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶，制成有机聚合材料作为生物质惰性填充材料改性的憎水剂，对生物质惰性填充物的秸秆粉或锯沫粉、竹原纤维短切丝进行喷淋憎水预处理；
在配制菱镁材料的固化剂氯化镁、硫酸镁时，是用磁化水作为分散剂进行配制，配制的浓度为26～28％，可极大的提高菱镁材料固化后的结构强度；
用氯化钡、磷酸氢二铵和水玻璃混合后对生物质秸秆粉或锯末粉、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
用改性淀粉胶复配骨胶或鱼鳞胶制成的有机聚合材料增塑剂，对无机聚合材料的硫铝酸盐水泥、脱硫石膏进行增塑复合改性处理；
将氯化镁或硫酸镁与磁化水配制成浓度为26～28％的固化剂，将此固化剂与轻烧氧化镁粉配制成菱镁材料组份，将铝酸盐水泥加入菱镁材料进行无机材料复配改性，将改性后的秸秆粉、滑石粉、粉煤灰和废弃热固型塑料粉、废弃石英玻璃粉、废弃花岗岩石粉、炉渣粉或建筑垃圾粉，与改性后的菱镁材料进行一期混合搅拌；
将一期搅拌材料与剩余有机材料进行二期混合搅拌即可；
无机聚合材料层在配制成面层材料时，配制无机聚合材料层材料的比强度要大；无机聚合材料层在配制成芯层材料时，配制无机聚合材料层材料的比钢度要高；
高分子材料层的配制
所述的高分子聚合材料层由液体材料和固体材料组成，液体材料按重量份由废弃聚丙烯33～37份、聚丙烯28～32份、马来酸酐4～6份、不饱和树脂2～4份、消泡剂2～4份、界面改性剂2～4份、氯化钡4～6份、磷酸氢二铵4～6份和水玻璃混1～3份组成；
固体材料按重量份由铁铝酸盐水泥4～6份、脱硫石膏6～8份、重质碳酸钙4～6份、废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉4～6份、秸秆灰4～6份、秸秆粉8～12份和竹原纤维短切丝或玻璃纤维短切丝3～5份组成；
用马来酸酐、界面改性剂、氯化钡、磷酸氢二铵和水玻璃混合后对对生物质秸秆粉或锯沫材料、竹原纤维短切丝进行无机阻燃、耐侯性浸渍渗透处理；
将配料后的各种填充材料：秸秆灰、改性后的秸秆粉或锯沫粉、重质碳酸钙和废弃石英玻璃粉、炉渣粉、矿渣粉或建筑垃圾粉，按面层材料、芯层材料与无机聚合材料铁铝酸盐水泥和脱硫石膏进行一期混合搅拌；
将废弃聚丙烯和新聚丙烯材料加温至110～115℃加入一期搅拌料进行二期改性混合搅拌即可；
步骤三、将步骤二配制好的有机聚合材料、无机聚合材料层或高分子材料，依据有机聚合材料、无机聚合材料或高分子材料不同的材料表征特性，料浆输送至一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的料箱内；
步骤四、启动一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备，对面层材料、芯层材料在常温常压下进行挤压、碾轧、叠层复合碾轧；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的每一级进料轧辊主机上，设置JZO的三相异步复合振动电机，使进料端口呈现大振幅低频率的振动，当待铺装的原料经过初级轧辊层时，使进料层的铺装速度加快，也有利于铺装层生物质复合材料气泡的消除；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备的立体复合机架上，设置YZS的直线振动电机，当经过初级轧辊后的生物质复合分层片材料进行叠层复合时，在水平运行轨迹、垂直运行轨迹上均产生直线振动，可增强生物质复合材料的聚黏性；
在一种生物质多聚物杂化叠层复合板材料生产设备上，设置YVP的变频振动电机，当经过叠层复合后的生物质复合材料，在叠层成型复合时产生小振幅高频率的振动；以提高生物质多聚物杂化叠层复合材料的密度；
步骤五、在一种生物质多聚物叠层杂化复合板材生产设备材料成型段，设质真空硫化系统，真空负压可达2×104Pa，将叠层复合成型后的复合材料在真空硫化系统内进行真空吸附干燥；
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