CN110962270A - 一种核桃壳基生态复合结构材料及其制备方法 - Google Patents

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马硕
单爱党
肖利
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Abstract

本发明涉及一种核桃壳基生态复合结构材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将核桃壳简单加工，去仁，烘干；(2)将烘干后的核桃壳排列在模具中；(3)将添加剂加热后，倒入模具中；(4)在添加剂冷却过程中对模具内的材料进行冲压、去气孔，冷却成型；(5)将模具内的材料取出并进行机加工，得到核桃壳基生态复合结构材料。与现有技术相比，本发明具有工艺简单、普适性强，可在核桃原产地推广、消耗核桃壳产能、拉动乡镇经济发展等优点。

Description

一种核桃壳基生态复合结构材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生态复合材料加工技术领域，尤其是涉及一种核桃壳基生态复合结构材料及其制备方法。
背景技术
核桃是世界著名的“四大干果”之一。核桃仁含有丰富的营养素，并含有人体必需的钙、磷、铁等多种微量元素和矿物质，是深受老百姓喜爱的坚果类食品之一。仅2016年，全球核桃产量超过720万吨，我国产量超过100万吨。
除核桃仁外，核桃壳也有着很高的营养价值，干核桃壳具有杀菌消炎、消痛止肿、清除皮癣、治疗溃疡等功效。此外一些特殊品种如铁皮核桃、山核桃的核桃壳还具有纹理美观、厚重古朴的艺术价值。有效、合理利用核桃壳已经成为近年来环保、生态领域的重要议题。在全国范围内，核桃壳已大量应用在食品加工、工艺品、日用品生产等领域，但在局部地区仍存在产能消耗不足的问题。
对核桃壳的合理利用，目前主要包括日用品生产和利用核桃粉制备活性炭及相关生物新材料。专利CN201510495665.9、CN201610618119.4、 CN201810273058.1等公布了利用核桃壳制备分子筛、纤维合成树脂、木塑复合材料的方法，但都需要将核桃壳磨成粉状后混合，工艺复杂，技术落地投资成本高，不易在核桃的原产地乡镇大规模推广。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、普适性强，且能充分发挥核桃壳本身力学性能和美学艺术价值的核桃壳基生态复合结构材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将核桃壳简单加工，去仁，烘干；
(2)将烘干后的核桃壳排列在模具中；
(3)将添加剂加热后，倒入模具中；
(4)在添加剂冷却过程中对模具内的材料进行冲压、去气孔，冷却成型；
(5)将模具内的材料取出并进行机加工，得到核桃壳基生态复合结构材料。
进一步地，核桃壳来源于大宗农产品，包括山核桃壳、铁皮核桃壳、纸核桃壳中的一种或多种。
进一步地，步骤(1)中所述的简单加工方式为简单切割，不包括研磨成粉等其他方式。
进一步地，所述的模具的长为800-1200mm、宽为500-800mm、高为 100-200mm的金属模具。
进一步地，步骤(3)中所述的核桃壳与添加剂的体积比为(1-3)：1，所述的添加剂加热温度为150-250℃。
进一步地，步骤(3)中所述的添加剂为无毒添加剂，其主要成分包括脂环族环氧树脂、有机玻璃、蜜蜡、松香或核桃壳粉中的一种或多种。
进一步地，添加剂可依据对材料纹理和色泽的要求进行选择。
进一步地，步骤(4)中所述的去气孔是指，在空气氛围内挤压，所施加的压力为10-50MPa。
进一步地，步骤(5)中所述的机加工，包括车床加工、铣床加工、数控机床加工。
本发明以山核桃壳、铁皮核桃壳、纸核桃壳等大宗农产品为原料，采用简单切割、添加剂混合、磨具冲压成型等方法，利用添加剂将核桃壳连接成型，成为形状规则、易于机加工改造的结构材料，可用于工艺品、日用品的结构框架，易于在核桃原产地乡镇推广、产业化。本发明所选取的添加剂均无毒无害，保证材料环境友好。同时添加剂为透明或半透明，保留核桃壳原有的纹理和形状，兼具生态价值与艺术价值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采取的工艺简单，仅需对干燥的核桃壳进行简单切割和模具冲压，省去了研磨成粉等繁杂的处理核桃壳的工艺，易于操作；
(2)本发明制备的核桃壳基材料可以为板材，具有良好的机加工性能和可靠的强度，可塑性强，适用范围广，可应用于一系列日常用品和工艺美术品；
(3)本发明能够消耗过剩的核桃壳产能，不仅可以缓解废弃核桃壳对环境的污染，利用本发明制备的材料制作日用品或工艺品，还可以带动欠发达地区的经济发展；
(4)本发明采用的添加剂不会释放大量的VOC气体，健康环保，对人体无害，还具有一定的阻燃和防蛀功能；
(5)本发明制备的核桃壳基材料保留了核桃壳本身的外型和纹理以及机械性能，最大程度地发挥了核桃壳的力学性能和艺术价值。添加剂为透明或半透明，类似琥珀，材料本身即具有很高的艺术价值和生态美感。
附图说明
图1为实施例1中由核桃壳基生态复合结构材料制成的放置手机的凹槽；
图2为实施例2中由核桃壳基生态复合结构材料制成的立方形核桃壳工艺品构件立体结构示意图；
图2a、2b、2c为实施例2中的立方形核桃壳工艺品构件立体分解示意图；
图3为实施例3中由核桃壳基生态复合结构材料制成的墩子形核桃壳工艺品构件立体结构示意图；
图3a、3b、3c为实施例3中的墩子形核桃壳工艺品构件立体分解示意图图中标号所示：镶嵌块1、框架2、小孔21、沟槽22。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种以核桃壳基生态复合材料制备手机架的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃沿平行于中轴线方向切成四份，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳均匀、致密地摆在模具内，其切割截面向上；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:3的脂环族环氧树脂加热至155℃，均匀倒进模具内；
步骤四、对模具内施加35MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、将板材在按图纸进行机加工，抛光四周棱角，切割出放置手机的凹槽，如图1。
实施例2
一种以核桃壳基生态复合材料为主体制备的立方型核桃壳工艺品的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃沿平行于中轴线方向切成四份，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳均匀、致密地摆在模具内，其切割截面向上；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:2的有机玻璃加热至240℃，均匀倒进模具内；
步骤四、对模具内施加25MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、将板材在按图纸进行机加工，组成外框；
步骤六、将外框内镶嵌活性炭块，外部连接流苏,如图2和图2a、2b、2c，该工艺品构件包括框架2和契合框架2形状的镶嵌块1；镶嵌块1的材料为水晶，数量为6块，在模具内浇注而成。框架2外形为立方形，其材料为核桃壳基生态复合材料，在模具内浇注而成。
框架2上设有小孔21和沟槽22，所述的沟槽22的尺寸略大于镶嵌块1 尺寸。小孔21为由沿框架外缘的圆柱孔和沿框架内缘的半球孔组成的异性孔，且半球孔的半径大于圆柱孔。
实施例3
一种核桃壳基生态复合材料为主体制备的墩子型核桃壳工艺品的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃切成要求形状，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳摆在模具内；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:1的松香加热至180℃，均匀倒进模具内，搅拌；
步骤四、对模具内施加10MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、给核桃壳镶嵌水晶块，如图3和图3a、3b、3c，该工艺品构件包括框架2和契合框架2形状的镶嵌块1；镶嵌块1的材料为水晶，数量为两块，在模具内浇注而成。框架2外形为墩子形，其材料为核桃壳基生态复合材料，在模具内浇注而成。
框架2上设有小孔21和沟槽22，所述的沟槽22的尺寸略大于镶嵌块1 尺寸。小孔21为由沿框架外缘的圆柱孔和沿框架内缘的半球孔组成的异性孔，且半球孔的半径大于圆柱孔。
实施例4
一种核桃壳基生态复合材料制备的正方型核桃壳工艺品构件外框的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃沿平行于中轴线方向切成四份，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳均匀、致密地摆在模具内，其切割截面向上；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:2的有机玻璃加热至240℃，均匀倒进模具内；
步骤四、对模具内施加25MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、将板材在按图纸进行机加工，该工艺品构件包括框架和契合框架形状的镶嵌块；镶嵌块的材料为活性炭，在模具内浇注而成。框架外形为正方形，数量为2块，其材料为核桃壳基生态复合材料，在模具内浇注而成。
框架上设有小孔和沟槽，所述的沟槽的尺寸略大于镶嵌块尺寸。小孔为由沿框架外缘的圆柱孔和沿框架内缘的半球孔组成的异性孔，且半球孔的半径大于圆柱孔。
实施例5
一种核桃壳基生态复合材料制备核桃壳板材的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃切成要求形状，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳均匀、致密地摆在长为1200mm、宽为800mm、高为200mm的大型矩形模具内；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:3的脂环族环氧树脂加热至150℃，均匀倒进模具内，搅拌；
步骤四、对模具内施加35MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、机加工后，形成生态板材。
实施例6
一种核桃壳基生态复合材料制备核桃壳板材的步骤如下：
步骤一、根据材料纹理设计方案，将核桃切成要求形状，去仁；
步骤二、将切好后的核桃壳均匀、致密地摆在长为800mm、宽为500mm、高为100mm的大型矩形模具内；
步骤三、将与核桃壳体积比为1:3的脂环族环氧树脂加热至150℃，均匀倒进模具内，搅拌；
步骤四、对模具内施加50MPa的正压力，去气孔、冷却成型；
步骤五、机加工后，形成生态板材。

Claims (9)

1.一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将核桃壳简单加工，去仁，烘干；
(2)将烘干后的核桃壳排列在模具中；
(3)将添加剂加热后，倒入模具中；
(4)在添加剂冷却过程中对模具内的材料进行冲压、去气孔，冷却成型；
(5)将模具内的材料取出并进行机加工，得到核桃壳基生态复合结构材料。
2.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，所述的核桃壳来源于大宗农产品，包括山核桃壳、铁皮核桃壳、纸核桃壳中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的简单加工方式为简单切割。
4.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，所述的模具的长为800-1200mm、宽为500-800mm、高为100-200mm的金属模具。
5.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的核桃壳与添加剂的体积比为(1-3)：1，所述的添加剂加热温度为150-250℃。
6.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的添加剂为无毒添加剂，其主要成分包括脂环族环氧树脂、有机玻璃、蜜蜡、松香或核桃壳粉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的去气孔是指，在空气氛围内挤压，所施加的压力为10-50MPa。
8.根据权利要求1所述的一种核桃壳基生态复合结构材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的机加工，包括车床加工、铣床加工、数控机床加工。
9.一种如权利要求1-8任一所述的方法制备的核桃壳基生态复合结构材料。
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