CN106192511A - 水玻璃改性纤维的制备方法及应用 - Google Patents

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荆蒙蒙
仲亚杰
张聪
孙雨思
许玮
宋延涛
宋丽丽
陈永梅
张丰庆
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Abstract

本发明涉及化工领域，涉及一种水玻璃改性纤维的制备方法及应用。包括以下步骤：将干燥的植物秸秆或带皮木片研磨，偶联剂喷入在真空搅拌状态下的粗混合纤维，继续搅拌，加压，搅拌；然后泄压并抽真空，将水玻璃和水玻璃凝固剂混合后的混合物喷入，保持真空搅拌；然后加压搅拌；缓慢泄压，然后放入流化床中进行干燥，干燥完成得到一次改性纤维，一次改性纤维喷入偶联剂，混合均匀，得到二次改性纤维。采用这种改性纤维生产的高密度板具有密度大、强度高、用胶量少、节省纤维，可以大量采用植物秸秆粉碎的纤维，大幅度降低生产成本，同时提高板材质量等优势，生产过程中无废水废渣排放，保护了环境，因此该发明高具有极大的推广价值。

Description

水玻璃改性纤维的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及化工领域，涉及建筑板材材料的制备方法，尤其涉及一种水玻璃改性纤维的制备方法及应用。
背景技术
目前生产高密度板需要对木片进行复杂的高温蒸煮软化，再进入热磨机热磨成纤维状，对纤维质量要求高，生产设备投资大、工艺复杂，能耗高，成品强度低，存在废水废渣处理；水泥板质重，不能钉钉，保温效果差，薄板抗折性能差。农村有大量的植物秸秆被焚烧或掩埋，造成资源浪费。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供一种新型的水玻璃改性纤维的制备方法及应用。发明的主要目的一是在于充分利用农作物植物秸秆和各种木质原材料；二是降低生产能耗；三是规避产生废弃物，防止污染环境。为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种水玻璃改性纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）将干燥的植物秸秆或带皮木片研磨，制得粗混合纤维a；
（2）将偶联剂喷入在真空搅拌状态下的粗混合纤维a中，继续搅拌5-60min；加压到0.1-30MPa，搅拌5-120min；然后泄压并抽真空至真空度为0.09MPa，得到真空混合纤维b；
（3）将水玻璃和水玻璃凝固剂混合后的混合物喷入真空混合纤维b中，保持真空搅拌5-60min；然后加压至0.1-30MPa，搅拌5-120min，得到带压物料c；
（4）将带压物料c缓慢泄压，然后放入流化床中进行干燥，干燥温度为100-150oC，干燥完成得到一次改性纤维d；
（5）往一次改性纤维d中喷入偶联剂，混合均匀，得到二次改性纤维e。
作为优选，所述步骤（1）中粗混合纤维a长度为1-50mm，直径为0.1-2mm。
作为优选，所述步骤（3）中的水玻璃凝固剂为无机类凝固剂或有机类凝固剂中的任意一种，无机类凝固剂为磷酸硅、三聚磷酸硅、聚合磷酸铝中的任意一种，有机类凝固剂为乙二醇二醋酸酯、乙酸乙酯、乙二胺中的任意一种。
作为优选，所述步骤（3）中水玻璃为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的至少一种。
作为优选，所述步骤（5）中的偶联剂为甲基丙烯酸氯化铬络合物、硅烷、钛酸酯中的至少一种。
作为优选，所述步骤（3）中水玻璃凝固剂加入质量占水玻璃质量的1-15%，所述水玻璃加入质量占步骤（1）中粗混合纤维a质量的9-50%，所述步骤（5）中偶联剂加入质量占步骤（1）中粗混合纤维a质量的0.1-5%。
优选的水玻璃改性纤维的应用，所述一次改性纤维d应用于低密度水泥板材生产。
优选的水玻璃改性纤维的应用，所述二次改性纤维e应用于高密度板材生产。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，采用这种改性纤维生产的高密度板具有密度大、强度高、用胶量少、节省纤维，可以大量采用植物秸秆粉碎的纤维，大幅度降低生产成本，同时提高板材质量等优势；采用这种改性纤维生产的水泥板质轻、强度高、可钉、可磨、凝固时间可调。生产过程中无废水废渣排放，保护了环境，因此该发明高具有极大的推广价值。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种水玻璃改性纤维的制备方法及其具体应用过程。具体包括以下步骤：把干燥的植物秸秆或带皮木片粗磨成长度小于50mm，直径小于2mm的粗混合纤维；把纤维量1%的硅烷偶联剂喷入在真空搅拌状态下的干燥植物或木质直接粗磨纤维中，继续搅拌15分钟，然后加压到12MPa，继续搅拌30分钟。缓慢泄压再抽真空，真空度达到0.09MPa以下。把纤维重量30%水玻璃和水玻璃重量1.5%水玻璃固化剂混合后喷入在真空搅拌状态下的植物或木质纤维中，继续搅拌20分钟，然后加压到10MPa，继续搅拌30分钟。缓慢泄压后把物料在流化床上经过130度温度下干燥，得到一次改性纤维。把2.5%硅烷偶联剂喷入一次改性纤维中混合均匀，得到二次改性纤维。
利用一次改性纤维制备水泥板：按照质量比为水泥：一次改性纤维：水=（2:12:3）的比例混合均匀后浇筑成20mm厚水泥板，养护7天检测性能指标。
高密度板材加工：把二次改性纤维在搅拌状态下与占其质量8%的三聚氰胺甲醛树脂混合均匀，按生产高密度板传统生产工艺，即依次经过铺装—热压—切边—砂光，制得高密度板材。
实施例2，本实施例提供一种水玻璃改性纤维的制备方法及其具体应用过程。具体包括以下步骤：把干燥的植物秸秆或带皮木片粗磨成长度小于50mm，直径小于2mm的粗混合纤维；把纤维量1.5%的钛酸酯偶联剂喷入在真空搅拌状态下的干燥植物或木质直接粗磨纤维中，继续搅拌22分钟，然后加压到25MPa，继续搅拌10分钟。缓慢泄压再抽真空，真空度达到0.09MPa以下。把纤维重量35%水玻璃和水玻璃重量1.5%水玻璃固化剂混合后喷入在真空搅拌状态下的植物或木质纤维中，继续搅拌25分钟，然后加压到15MPa，继续搅拌30分钟。缓慢泄压后把物料在流化床上经过140度温度下干燥，得到一次改性纤维。把2.7%硅烷偶联剂喷入一次改性纤维中混合均匀，得到二次改性纤维。
利用一次改性纤维制备水泥板：按照质量比为水泥：一次改性纤维：水=（2:11:3）的比例混合均匀后浇筑成20mm厚水泥板，养护7天检测性能指标。
高密度板材加工：把二次改性纤维在搅拌状态下与占其质量7.5%的三聚氰胺甲醛树脂混合均匀，按生产高密度板传统生产工艺，即依次经过铺装—热压—切边—砂光，制得高密度板材。
实施例3，本实施例提供一种水玻璃改性纤维的制备方法及其具体应用过程。具体包括以下步骤：把干燥的植物秸秆或带皮木片粗磨成长度小于50mm，直径小于2mm的粗混合纤维；把纤维量3%的钛酸酯偶联剂喷入在真空搅拌状态下的干燥植物或木质直接粗磨纤维中，继续搅拌30分钟，然后加压到20MPa，继续搅拌25分钟。缓慢泄压再抽真空，真空度达到0.09MPa以下。把纤维重量40%水玻璃和水玻璃重量1.5%水玻璃固化剂混合后喷入在真空搅拌状态下的植物或木质纤维中，继续搅拌20分钟，然后加压到10MPa，继续搅拌30分钟。缓慢泄压后把物料在流化床上经过145度温度下干燥，得到一次改性纤维。把3.5 %硅烷偶联剂喷入一次改性纤维中混合均匀，得到二次改性纤维。
利用一次改性纤维制备水泥板：按照质量比为水泥：一次改性纤维：水=（2:10:3）的比例混合均匀后浇筑成20mm厚水泥板，养护7天检测性能指标。
高密度板材加工：把二次改性纤维在搅拌状态下与占其质量7.0%的三聚氰胺甲醛树脂混合均匀，按生产高密度板传统生产工艺，即依次经过铺装—热压—切边—砂光，制得高密度板材。
将实施例1-3中利用一次改性纤维制备的水泥板以及高密度板材进行各项性能检测，并与相同条件下未使用改性纤维，而仅使用水玻璃和水玻璃固化剂采用传统工艺制备得到的水泥板和高密度板材进行对比，实施例1-3分别对应于对比例1-3。
表1 实施例1-3中利用一次改性纤维制备的水泥板与传统水泥板性能检测结果
表2实施例1-3制得的高密度板材性能检测结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将干燥的植物秸秆或带皮木片研磨，制得粗混合纤维a；
（2）将偶联剂喷入在真空搅拌状态下的粗混合纤维a中，继续搅拌5-60min；加压到0.1-30MPa，搅拌5-120min；然后泄压并抽真空至真空度为0.09MPa，得到真空混合纤维b；
（3）将水玻璃和水玻璃凝固剂混合后的混合物喷入真空混合纤维b中，保持真空搅拌5-60min；然后加压至0.1-30MPa，搅拌5-120min，得到带压物料c；
（4）将带压物料c缓慢泄压，然后放入流化床中进行干燥，干燥温度为100-150oC，干燥完成得到一次改性纤维d；
（5）往一次改性纤维d中喷入偶联剂，混合均匀，得到二次改性纤维e。
2.根据权利要求1所述的一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中粗混合纤维a长度为1-50mm，直径为0.1-2mm。
3.根据权利要求1所述的一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的水玻璃凝固剂为无机类凝固剂或有机类凝固剂中的任意一种，无机类凝固剂为磷酸硅、三聚磷酸硅、聚合磷酸铝中的任意一种，有机类凝固剂为乙二醇二醋酸酯、乙酸乙酯、乙二胺中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中水玻璃为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的偶联剂为甲基丙烯酸氯化铬络合物、硅烷、钛酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种水玻璃改性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中水玻璃凝固剂加入质量占水玻璃质量的1-15%，所述水玻璃加入质量占步骤（1）中粗混合纤维a质量的9-50%，所述步骤（5）中偶联剂加入质量占步骤（1）中粗混合纤维a质量的0.1-5%。
7.权利要求1制得水玻璃改性纤维的应用，其特征在于，所述一次改性纤维d应用于低密度水泥板材生产。
8.权利要求1制得水玻璃改性纤维的应用，其特征在于，所述二次改性纤维e应用于高密度板材生产。
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