CN107200581A - 一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，涉及木质陶瓷制备技术领域，本发明包括：麦秸秆的破碎及预处理、原料的混合、木质陶瓷素胚的制备、素胚的热压成型及烧结。本发明制得的秸秆木质陶瓷复合材料，相比普通木质陶瓷材料，力学性能有较大提升，同时成本更低。

Description

一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种木质陶瓷材料的制备方法，具体涉及一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法。
背景技术
木质陶瓷材料是一种以木质材料为原料，通过有机向无机的转变，获得的具有一定木质结构性能和某些独特性能的新型陶瓷材料，目前，木质陶瓷普遍的制造方法是木粉无胶热压碳化或木粉浸渍树脂碳化两种，容易导致素坯在碳化过程中产生较大的形变和开裂，且制得的木质陶瓷材料的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度任达不到应用等级，同时木粉的价格较高，导致生产成本高。
农作物秸秆是一种普遍的资源，虽然近些年废弃秸秆回收再利用得到社会的广泛重视，但仍存在将近30％的秸秆资源没有被充分利用，还在使用焚烧处理，这种落后的处理方式不仅使土地里微生物减少，还严重污染了空气，使泥土变硬板结，增加了化肥的用量。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种环保、高性能、低成本的秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法。
本发明采用以下技术方案：
一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将秸秆用高速粉碎机进行破碎，过80目筛网后加入质量分数5％的氢氧化钠溶液中浸泡48h，再漂洗至pH试纸测试呈中性，烘干，既得秸秆粉末；
步骤二：按照体积比1∶5将KH550硅烷偶联剂和分析纯酒精配成溶液，既得偶联剂溶液；
步骤三：将秸秆粉末放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将秸秆粉末充分均匀浸润后取出，105℃干燥，既得干燥的秸秆粉末；
步骤四：按质量份数计，向4份干燥的秸秆粉末中依次加入2份热固性酚醛树脂、1份六次甲基四胺、2份分析纯酒精，并快速搅拌混合均匀，既得混合糊料；
步骤五：将混合糊料放置24小时，然后放入烘箱80℃下干燥1h，得到干燥的混合糊料；
步骤六：将干燥的混合糊料放入模具进行热压后脱模，既得木质陶瓷素胚；
步骤七：将木质陶瓷素胚进行烧结，既得秸秆木质陶瓷复合材料。
优选的，所述的秸秆为麦秸秆。
优选的，步骤六中所述的模具需预热20min并涂脱模剂。
优选的，步骤六中所述的热压的温度100-150℃，压制时需先将压力加至4Mpa，保持15s，再将压力加至8Mpa，保持15s，再将压力加至12Mpa，保持40min。
优选的，步骤七中所述的烧结是将木质陶瓷素胚置于氮气保护条件下，用高温管式炉，温度0-350℃间时，升温速度2℃/min，温度350-600℃间时，升温速度3℃/min，温度600-1200℃间时，升温速度5℃/min，随后降温至700-800℃，保温2h。
本发明的有益效果在于：
1)采用秸秆作为原料，是对秸秆资源的回收再利用，在一定程度上降低了焚烧秸秆造成的大气污染。
2)秸秆的纤维含量很高，采用秸秆作为原料制得的木质陶瓷材料比用木粉做原料制得的性能更优秀，且成本更低。
3)用氢氧化钠对秸秆粉末预处理能破坏秸秆中木质素的酯键，打开部分秸秆纤维的羟基，增加秸秆的孔隙度，而不会导致纤维素的水解，硅烷偶联剂更容易与纤维表面的羟基发生反应，增强了纤维和酚醛树脂之间的黏合力，进而提高秸秆木质陶瓷复合材料的各方面强度。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将秸秆用高速粉碎机进行破碎，过80目筛网后加入质量分数5％的氢氧化钠溶液中浸泡48h，再漂洗至pH试纸测试呈中性，烘干，既得秸秆粉末；
步骤二：按照体积比1∶5将KH550硅烷偶联剂和分析纯酒精配成溶液，既得偶联剂溶液；
步骤三：将秸秆粉末放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将秸秆粉末充分均匀浸润后取出，105℃干燥，既得干燥的秸秆粉末；
步骤四：按质量份数计，向4份干燥的秸秆粉末中依次加入2份热固性酚醛树脂、1份六次甲基四胺、2份分析纯酒精，并快速搅拌混合均匀，既得混合糊料；
步骤五：将混合糊料放置24小时，然后放入烘箱80℃下干燥1h，得到干燥的混合糊料；
步骤六：将干燥的混合糊料放入模具进行热压后脱模，既得木质陶瓷素胚；
步骤七：将木质陶瓷素胚进行烧结，既得秸秆木质陶瓷复合材料。
所述的秸秆为麦秸秆。
步骤六中所述的模具需预热20min并涂脱模剂，所述的热压的温度100-150℃，压制时需先将压力加至4Mpa，保持15s，再将压力加至8Mpa，保持15s，再将压力加至12Mpa，保持40min。
步骤七中所述的烧结是将木质陶瓷素胚置于氮气保护条件下，用高温管式炉，温度0-350℃间时，升温速度2℃/min，温度350-600℃间时，升温速度3℃/min，温度600-1200℃间时，升温速度5℃/min，随后降温至700-800℃，保温2h。

Claims (5)

1.一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将秸秆用高速粉碎机进行破碎，过80目筛网后加入质量分数5％的氢氧化钠溶液中浸泡48h，再漂洗至pH试纸测试呈中性，烘干，既得秸秆粉末；
步骤二：按照体积比1∶5将KH550硅烷偶联剂和分析纯酒精配成溶液，既得偶联剂溶液；
步骤三：将秸秆粉末放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将秸秆粉末充分均匀浸润后取出，105℃干燥，既得干燥的秸秆粉末；
步骤四：按质量份数计，向4份干燥的秸秆粉末中依次加入2份热固性酚醛树脂、1份六次甲基四胺、2份分析纯酒精，并快速搅拌混合均匀，既得混合糊料；
步骤五：将混合糊料放置24小时，然后放入烘箱80℃下干燥1h，得到干燥的混合糊料；
步骤六：将干燥的混合糊料放入模具进行热压后脱模，既得木质陶瓷素胚；
步骤七：将木质陶瓷素胚进行烧结，既得秸秆木质陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：所述的秸秆为麦秸秆。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤六中所述的模具需预热20min并涂脱模剂。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤六中所述的热压的温度100-150℃，压制时需先将压力加至4Mpa，保持15s，再将压力加至8Mpa，保持15s，再将压力加至12Mpa，保持40min。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆木质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于：步骤七中所述的烧结是将木质陶瓷素胚置于氮气保护条件下，用高温管式炉，温度0-350℃间时，升温速度2℃/min，温度350-600℃间时，升温速度3℃/min，温度600-1200℃间时，升温速度5℃/min，随后降温至700-800℃，保温2h。
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