CN108948771A - 一种强力抗压胶泥粉混合板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于板材加工技术领域，具体说是一种强力抗压胶泥粉板材及其制备方法。强力抗压胶泥粉混合板材原料组成为：胶泥粉、农作物秸秆、甘蔗渣、茅草、鱼腥草、艾叶、榆树枝、银杏叶、草木灰、聚多巴胺、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、纤维素、聚乙二醇、N‑乙烯基吡咯烷酮。胶泥粉原料组成为：粘土粉、石灰、石膏、纤维素、聚氯乙烯、糯米淀粉、十二烷基三甲氧基硅烷、乙醇。制备方法为：先制备胶泥粉，然后将原料进行处理后进行分步混合然后经过预热压制、热压、冷压后即可。

Description

一种强力抗压胶泥粉混合板材及其制备方法

技术领域

本发明属于板材加工技术领域，具体说是一种强力抗压胶泥粉板材及其制备方法。

背景技术

在家装中用到的板材各种各样，板材占材料费用的大头。同一种板材会有很多种叫法，不同的板材会有不同的用途。即使是同一种板材，由于规格厚度的不同，使用的场所也不同。由于我国林业资源的短缺造成我国木材资源的缺乏，仅仅依靠人工林资源，远远不能满足人造板材工业以及其他行业对木材的需求。需求木材代替材料是解决木材危机的重要途径。目前，随着科技的发展，材料也变得越来越多样化。金属、玻璃、塑料的问世使得人们对材料的选择也越来越多样化，但是可以代替木材制作板材的材料只有竹材、农作物秸秆等比较合适。

板材的具体成分以及加工工艺会对板材的性能力学性能有一定的影响。其中，板材的固体成分较多板材的抗压性能较好。若板材的抗压强度过低，，板材在使用过程中不能承受较大的压力，较大的压力会使板材严重变形，影响板材的使用寿命。具有良好的力学性能的板材能够较好地承受外界的冲击和压力，使用价值高。

发明内容

本发明提供一种强力抗压胶泥粉混合板材及其制备方法，制备得到的板材力学粘结性能好，抗压能力强，能够较好地抵抗外界的冲击，防火性能好，抗渗性能强，防虫效果好，绿色环保，能够对闲置以废弃资源进行有效利用。

本发明的方案是通过这样实现的：

一种强力抗压胶泥粉混合板材，其原料各组成成分及其重量份数比为：20~25份胶泥粉、30~35份农作物秸秆、8~10份甘蔗渣、6~8份茅草、6~8份鱼腥草、12~15份艾叶、6~10份榆树枝、10~12份银杏叶、12~14份草木灰、10~15份聚多巴胺、18~22份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8~12份聚甲基丙烯酸甲酯、4~6份聚丙烯、2~4份纤维素、6~13份聚乙二醇、12~18份N-乙烯基吡咯烷酮。

作为本发明的进一步改进，所述的农作物秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆中的一种或两种以上的组合。

作为本发明的进一步改进，所述的粘土粉粒径大小为20~30目。

作为本发明的进一步改进，所述的改性粘土粉粒径大小为30~40目。

作为本发明的进一步改进，所述的胶泥粉粒径大小为30~40目。

一种制备强力抗压胶泥粉混合板材的方法，包括以下步骤：

(1)取30~35份农作物秸秆、8~10份甘蔗渣、6~8份茅草、6~8份鱼腥草、12~15份艾叶、6~10份榆树枝、10~12份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为20~40目；

(2)取(1)制备得到的混合粉、16~20份十二烷基三甲氧基硅烷、2~4份纤维素、12~18份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌3~5min，然后再加入20~25份胶泥粉、12~14份草木灰、10~15份聚多巴胺、18~22份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8~12份聚甲基丙烯酸甲酯、4~6份聚丙烯、6~13份聚乙二醇进行二次搅拌混合8~10min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1~2MPa，温度为135~140℃下进行板坯预热并保持3~5min，然后再预热后的板坯在压力为4~5MPa、温度为170~180℃下热压8~10min，最后再经过冷压压力为3~5MPa条件下冷压10~12min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

本发明实现的技术原理是：

本发明首先对粘土粉进行改性，将粘土粉经过蚯蚓的消化作用后使得粘土粉的性能得到改善，加入聚氯乙烯、糯米淀粉对粘土粉进行改性处理，粘土粉能够与聚氯乙烯、糯米淀粉形成较强的H键、Al-O键以及Si-O键，能够增强界面结合能力，使得胶泥粉各组分之间的相容性提高，从而有效提高板材的粘结性能，增强板材的抗压性能。十二烷基三甲氧基硅烷可以提高粘土粉与石灰、石膏、纤维素之间的相容性，增强胶泥粉的粘结性能。加入的聚多巴胺含有的化学键可以和以农作物秸秆、甘蔗渣原料中等羟基等官能团形成化学键，同时还以范德华力、氢键、配位键与胶泥粉、农作物秸秆等原料粘合使得板材能够形成高的疏水材料，增强板材的防水、防潮性能、还能够提高板材的阻燃性能。加入的茅草、鱼腥草、艾叶具有杀菌作用，能够有效防止板材细菌的生长，从而提高板材的防虫作用。乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的混溶性、粘结性；增强聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、N-乙烯基吡咯烷酮与农作物秸秆之间的粘结性能。聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯具有良好的耐候性能，能够增强板材的耐候性，耐老化性、耐腐蚀性、耐热性，有效提高板材的使用寿命，此外，聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯还能够增强板材的力学性能、提高板材的抗冲击性。

本发明具备以下良好效果：

1.本发明制备得到的板材成分之间相溶性能好，粘结性强，抗压性能高，防水、抗渗、防霉性能强，耐腐蚀性强，尺寸稳定性高，使用寿命长。

2.本发明能够充分利用农作物废弃物以及闲置物，能够对资源进行有效利用，提高经济效益。

3.本发明制备得到的板材性能好，板材的密度为1.04~1.26g/cm³，吸水率为1.3~1.6%，吸水膨胀率为0.09~0.12%，抗压强度为17.59~18.93MPa，静曲强度为74.39~75.83MPa，弹性模量为8534~8659MPa，内结合强度为3.58~3.74MPa。

具体实施方式

以下结合实施例描述本发明一种强力抗压胶泥粉混合板材及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1：

原料称取：按重量份数比分别称取28份的粒径大小为30目的粘土粉、18.5份石灰、16份石膏、18份纤维素、7份聚氯乙烯、5份糯米淀粉、16份十二烷基三甲氧基硅烷、50份乙醇；

粘土粉改性：从28份粘土粉中取出5%的粘土粉剩下95%的粘土粉，将蚯蚓投入到5%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到95%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制1.5天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉；向7份糯米淀粉加入30份的水在98℃加热条件下对糯米粉以450r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入11.5份顺丁烯二酸酐、6份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、7份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到粒径大小为40目的改性粘土粉；

胶泥粉制备：将改性粘土粉、18份纤维素、16份十二烷基三甲氧基硅烷、50份乙醇搅拌混合6min，然后再加入18.5份石灰、16份石膏进行搅拌混合12min，然后晒干后研磨粉碎即得到粒径大小为38目的胶泥粉；

取32份玉米秸秆、8.5份甘蔗渣、7份茅草、6.5份鱼腥草、13份艾叶8份榆树枝、11份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为25目；

取制备得到的混合粉、4份纤维素、15份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌3.5min，然后再加入22份胶泥粉、12份草木灰、15份聚多巴胺、17份十二烷基三甲氧基硅烷、18份乙烯-醋酸乙烯共聚物、10份聚甲基丙烯酸甲酯、4.5份聚丙烯、10份聚乙二醇进行二次搅拌混合10min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1.8MPa，温度为136℃下进行板坯预热并保持4.5min，然后再预热后的板坯在压力为3.5MPa、温度为175℃下热压9min，最后再经过冷压压力为4MPa条件下冷压11.5min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

实施例2：

原料称取：按重量份数比分别称取22份的粒径大小为25目的粘土粉、20份石灰、18份石膏、22份纤维素、6份聚氯乙烯、4份糯米淀粉、20份十二烷基三甲氧基硅烷、45份乙醇；

粘土粉改性：从25份粘土粉中取出6.5%的粘土粉剩下93.5%的粘土粉，将蚯蚓投入到6.5%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到93.5%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制2天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉；向4份糯米淀粉加入31份的水在95℃加热条件下对糯米粉以450r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入12份顺丁烯二酸酐、8份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、4份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到粒径大小为30目的改性粘土粉；

胶泥粉制备：将改性粘土粉、22份纤维素、20份十二烷基三甲氧基硅烷、45份乙醇搅拌混合5min，然后再加入20份石灰、22份石膏进行搅拌混合15min，然后晒干后研磨粉碎即得到粒径大小为30目的胶泥粉；

取30份稻草秸秆、8份甘蔗渣、7.5份茅草、8份鱼腥草、15份艾叶、10份榆树枝、10.5份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为20目；

取制备得到的混合粉、3份纤维素、16份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌5min，然后再加入20份胶泥粉、14份草木灰、10份聚多巴胺、19份十二烷基三甲氧基硅烷、20份乙烯-醋酸乙烯共聚物、11份聚甲基丙烯酸甲酯、5.5份聚丙烯、6份聚乙二醇进行二次搅拌混合8min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1.5MPa，温度为135℃下进行板坯预热并保持3min，然后再预热后的板坯在压力为4.5MPa、温度为178℃下热压8min，最后再经过冷压压力为3.5MPa条件下冷压11min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

实施例3：

原料称取：按重量份数比分别称取25份的粒径大小为22目的粘土粉、18份石灰、17份石膏、14份纤维素、5份聚氯乙烯、6份糯米淀粉、18份十二烷基三甲氧基硅烷、60份乙醇；

粘土粉改性：从30份粘土粉中取出7%的粘土粉剩下93%的粘土粉，将蚯蚓投入到7%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到93%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制2天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉；向6份糯米淀粉加入28份的水在96℃加热条件下对糯米粉以450r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入10.5份顺丁烯二酸酐、6.5份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、5份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到粒径大小为30目的改性粘土粉；

胶泥粉制备：将改性粘土粉、14份纤维素、18份十二烷基三甲氧基硅烷、60份乙醇搅拌混合5.5min，然后再加入18份石灰、17份石膏进行搅拌混合13min，然后晒干后研磨粉碎即得到粒径大小为35目的胶泥粉；

取35份小麦秸秆、9份甘蔗渣、8份茅草、7份鱼腥草、12份艾叶、9份榆树枝、10份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为40目；

取制备得到的混合粉、2份纤维素、14份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌4.5min，然后再加入23份胶泥粉、12.5份草木灰、14份聚多巴胺、18份十二烷基三甲氧基硅烷、21份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8份聚甲基丙烯酸甲酯、5份聚丙烯、13份聚乙二醇进行二次搅拌混合9min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1.0MPa，温度为140℃下进行板坯预热并保持4min，然后再预热后的板坯在压力为3MPa、温度为180℃下热压9.5min，最后再经过冷压压力为4.5MPa条件下冷压12min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

实施例4：

原料称取：按重量份数比分别称取20份的粒径大小为28目的粘土粉、19.5份石灰、15份石膏、12份纤维素、8份聚氯乙烯、7份糯米淀粉、19份十二烷基三甲氧基硅烷、40份乙醇；

粘土粉改性：从22份粘土粉中取出5.5%的粘土粉剩下94.5%的粘土粉，将蚯蚓投入到5.5%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到94.5%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制2.5天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉；向7份糯米淀粉加入33份的水在100℃加热条件下对糯米粉以480r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入10份顺丁烯二酸酐、7份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、8份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到粒径大小为38目的改性粘土粉；

胶泥粉制备：将改性粘土粉、12份纤维素、19份十二烷基三甲氧基硅烷、40份乙醇搅拌混合5.2min，然后再加入19.5份石灰、15份石膏进行搅拌混合14min，然后晒干后研磨粉碎即得到粒径大小为40目的胶泥粉；

取34份玉米秸秆和稻草秸秆、10份甘蔗渣、6.5份茅草、6份鱼腥草、14份艾叶、6份榆树枝、11.5份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为30目；

取制备得到的混合粉、3.5份纤维素、12份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌3min，然后再加入25份胶泥粉、13份草木灰、13份聚多巴胺、20份十二烷基三甲氧基硅烷、22份乙烯-醋酸乙烯共聚物、9份聚甲基丙烯酸甲酯、6份聚丙烯、8份聚乙二醇进行二次搅拌混合9.5min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为2MPa，温度为138℃下进行板坯预热并保持5min，然后再预热后的板坯在压力为5MPa、温度为170℃下热压8.5min，最后再经过冷压压力为3MPa条件下冷压10.5min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

实施例5：

原料称取：按重量份数比分别称取30份的粒径大小为20目的粘土粉、19份石灰、16份石膏、16份纤维素、7份聚氯乙烯、5份糯米淀粉、17份十二烷基三甲氧基硅烷、55份乙醇；

粘土粉改性：从20份粘土粉粘土粉中取出6%的粘土粉剩下94%的粘土粉，将蚯蚓投入到6%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到94%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制3天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉；向7份糯米淀粉加入35份的水在97℃加热条件下对糯米粉以470r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入11份顺丁烯二酸酐、7.5份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、7份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到粒径大小为40目的改性粘土粉；

胶泥粉制备：将改性粘土粉、16份纤维素、17份十二烷基三甲氧基硅烷、55份乙醇搅拌混合5.8min，然后再加入19份石灰、16份石膏进行搅拌混合12min，然后晒干后研磨粉碎即得到粒径大小为32目的胶泥粉；

取33份玉米秸秆和棉花秸秆以及稻草秸秆、9.5份甘蔗渣、6份茅草、7.5份鱼腥草、13份艾叶、7份榆树枝、12份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为35目；

取制备得到的混合粉、2.5份纤维素、18份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌4min，然后再加入21份胶泥粉、13.5份草木灰、12份聚多巴胺、16份十二烷基三甲氧基硅烷、19份乙烯-醋酸乙烯共聚物、12份聚甲基丙烯酸甲酯、4份聚丙烯、11份聚乙二醇进行二次搅拌混合8.5min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1.2MPa，温度为137℃下进行板坯预热并保持3.5min，然后再预热后的板坯在压力为4MPa、温度为172℃下热压10min，最后再经过冷压压力为5MPa条件下冷压10min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。

为了验证本发明制备得到的板材的性能，对实施例1~5制备得到的板材进行性能测试，同时以市售的同类板材为对照组，测试情况如下表所示。

表1 强力抗压胶泥粉混合板材测试性能情况

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

本发明是经过多位板材加工技术人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明制备得到的板材材料相容性好，粘结性能强，抗压强度高，防水抗渗、防虫性能强，使用寿命长，具有较高的应用价值。

Claims (6)

1.一种强力抗压胶泥粉混合板材，其特征是，所述的强力抗压胶泥粉混合板材原料各组成成分及其重量份数比为：20~25份胶泥粉、30~35份农作物秸秆、8~10份甘蔗渣、6~8份茅草、6~8份鱼腥草、12~15份艾叶、6~10份榆树枝、10~12份银杏叶、12~14份草木灰、10~15份聚多巴胺、18~22份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8~12份聚甲基丙烯酸甲酯、4~6份聚丙烯、2~4份纤维素、6~13份聚乙二醇、12~18份N-乙烯基吡咯烷酮；

所述的改性胶泥粉制备方法为：

a.原料称取:按重量份数比分别称取20~30份粘土粉、18~20份石灰、15~18份石膏、12~22份纤维素、5~8份聚氯乙烯、4~7份糯米淀粉、16~20份十二烷基三甲氧基硅烷、40~60份乙醇；

b.粘土粉改性：从20~30份粘土粉中取出5~7%的粘土粉剩下93~95%的粘土粉，将蚯蚓投入到5~7%的粘土粉中进行养殖，使蚯蚓对粘土粉进行消化处理得到预处理粘土粉，将得到的预处理粘土粉添加到93~95%的粘土粉中搅拌混合均匀后进行沤制1~3天，然后再晒干研磨得到预改性粘土粉，将得到的预改性粘土粉；向4~7份糯米淀粉加入28~35份的水在95~100℃加热条件下对糯米粉以450~480r/min的搅拌速度对糯米粉进行糊化30min得到糊化的糯米粉；向糊化的糯米粉加入10~12份顺丁烯二酸酐、6~8份硅烷偶联剂KH570、预改性粘土粉、5~8份聚氯乙烯充分搅拌后得到的混合物在真空干燥箱中充分干燥后粉碎得到改性粘土粉；

c.改性胶泥粉制备：将改性粘土粉、12~22份纤维素、16~20份十二烷基三甲氧基硅烷、40~60份乙醇搅拌混合5~6min，然后再加入18~20份石灰、15~18份石膏进行搅拌混合12~15min，然后晒干后研磨粉碎即得到胶泥粉。

2.根据权利要求1所述的一种强力抗压胶泥粉混合板材，其特征是，所述的农作物秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的一种强力抗压胶泥粉混合板材，其特征是，所述的粘土粉粒径大小为20~30目。

4.根据权利要求1所述的一种强力抗压胶泥粉混合板材，其特征是，所述的改性粘土粉粒径大小为30~0目。

5.根据权利要求1所述的一种强力抗压胶泥粉混合板材，其特征是，所述的胶泥粉粒径大小为30~40目。

6.一种制备如权利要求1所述的强力抗压胶泥粉混合板材的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)取30~35份农作物秸秆、8~10份甘蔗渣、6~8份茅草、6~8份鱼腥草、12~15份艾叶、6~10份榆树枝、10~12份银杏叶混合后进行粉碎成粉，得到的混合粉粒径大小为20~40目；

步骤2)取步骤1)制备得到的混合粉、16~20份十二烷基三甲氧基硅烷、2~4份纤维素、12~18份N-乙烯基吡咯烷酮通入混合机中进行搅拌混合搅拌3~5min，然后再加入20~25份胶泥粉、12~14份草木灰、10~15份聚多巴胺、18~22份乙烯-醋酸乙烯共聚物、8~12份聚甲基丙烯酸甲酯、4~6份聚丙烯、6~13份聚乙二醇进行二次搅拌混合8~10min，得到混合物料，将混合物料铺装成板坯，在压力为1~2MPa，温度为135~140℃下进行板坯预热并保持3~5min，然后再预热后的板坯在压力为4~5MPa、温度为170~180℃下热压8~10min，最后再经过冷压压力为3~5MPa条件下冷压10~12min即得到强力抗压胶泥粉混合板材。