CN112029229A - 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112029229A
CN112029229A CN202010954253.8A CN202010954253A CN112029229A CN 112029229 A CN112029229 A CN 112029229A CN 202010954253 A CN202010954253 A CN 202010954253A CN 112029229 A CN112029229 A CN 112029229A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bamboo
fiber composite
phenolic resin
water
based fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010954253.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张亚慧
黄宇翔
齐越
于文吉
祝荣先
吴江源
林秋琴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Original Assignee
Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry filed Critical Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority to CN202010954253.8A priority Critical patent/CN112029229A/zh
Publication of CN112029229A publication Critical patent/CN112029229A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/005—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres and foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/20—Moulding or pressing characterised by using platen-presses
    • B27N3/203—Moulding or pressing characterised by using platen-presses with heating or cooling means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0085—Use of fibrous compounding ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/143—Halogen containing compounds
    • C08J9/147—Halogen containing compounds containing carbon and halogen atoms only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14—Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14—Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • C08J2203/142—Halogenated saturated hydrocarbons, e.g. H3C-CF3
    • C08J2203/144—Perhalogenated saturated hydrocarbons, e.g. F3C-CF3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08J2361/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2471/00—Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2471/02—Polyalkylene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2497/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法。所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料；所述第一竹基材料和第二竹基材料经胶黏剂粘合，其中所述胶黏剂包含水溶性浸渍酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂和助剂；以所述水溶性浸渍酚醛树脂的质量份数为100份计，所述发泡剂的加入量为10‑20份，表面活性剂的加入量为3‑5份，助剂的加入量为5‑15份。本发明的竹基纤维复合材料的具有密度低、强度大，尺寸稳定性好，表面纹理美观，且阻燃性能和隔热性能优异，实现竹基纤维复合材料的轻量化和功能化。进一步地，本发明的竹基纤维复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。

Description

轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种竹基纤维复合材料及其制备方法，具体涉及一种轻质阻燃的竹基纤维复合材料及其制备方法，属于木质材料领域。
背景技术
同面积的竹林可比树林多释放35％的氧气。竹产业不仅仅是低碳产业，而更应该是负碳产业。通过环保加工工艺生产的竹基纤维复合材料一般可以由竹材、环保胶酚醛树脂和水分组成，使用时无需特殊护理和保养，且能有效吸收二氧化碳及空气中大量有害物质。竹基纤维复合材料使大量被闲置的小径竹林将得到科学的管理和利用，非常有利于保护生态平衡和应对气候变化。
竹基纤维复合材料主要是指以竹基纤维帘为基本构成单元按顺纹理方向经热(冷)压胶合而成的板材。竹基纤维复合材料是以竹材资源为原料，通过纤维化竹束帘制备技术、酚醛树脂均匀导入技术、连续式网带干燥技术、大幅面板坯铺装技术、成型固化技术等多项技术集成，实现竹基纤维复合材料的高性能和可调控，最终制造成高性能多用途竹基纤维复合材料。
由于竹基纤维复合材料的高强度、耐候性能、良好地可加工性及表面良好地附着性，使高性能竹基纤维复合材料能够被广泛应用于地板、门窗、桥梁、花架、栈道等，成为当下最优秀的室内外装饰材料之一。但是现有的竹基纤维复合材料密度大，产品密度都大于1.0g/cm3，同时材料属于易燃、可燃性建筑材料。
引用文献1公开了一种结构用竹基纤维复合材的新用途、建筑物及其建造方法。其采用所述结构用竹基纤维复合材作为材料制作建筑物，其中，所述结构用竹基纤维复合材为：将竹子经过取丝、干燥、碳化、浸胶、压制、固化、脱模的过程生产而成，并经裁切、铣型、开孔、表面板处理的加工，形成的复合材料。其所使用的胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂，由于酚醛树脂胶黏剂本身的密度为1.30～1.32g/cm3，同时为了保证材料的致密性，在压制过程中需要对竹材进行高压成型，压力可达50～70MPa，从而使竹材的密度由原始的0.50～0.70g/cm3增加到1.0g/cm3左右，导致产品密度偏高，对后续加工刀具损耗严重，同时因其自重的原因限制了其在结构领域的应用。
引用文献2公开了一种薄壁竹材制备竹重组材的方法，其包括如下步骤：该方法用碱对薄壁竹片进行蒸煮，然后进行疏解、浸胶、铺装、热压。其所使用的胶水同样为酚醛树脂胶黏剂，如上所述，由于酚醛树脂胶黏剂本身的密度为1.30～1.32g/cm3，同时为了保证材料的致密性，在压制过程中需要对竹材进行高压成型，压力可达50～70MPa，从而使竹材的密度由原始的0.50～0.70g/cm3增加到1.0g/cm3左右，导致产品密度偏高，对后续加工刀具损耗严重，同时因其自重的原因限制了其在结构领域的应用。
引用文献：
引用文献1：CN111236430A
引用文献2：CN108127753A
发明内容
发明要解决的问题
鉴于现在技术中存在的技术问题，例如：现有的竹基纤维复合材料密度大，产品密度都大于1.0g/cm3，同时材料属于易燃、可燃性建筑材料，本发明首先提供了一种竹基纤维复合材料。本发明的竹基纤维复合材料的强度高，密度低，且阻燃性能优异。
进一步地，本发明还提供了一种竹基纤维复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取。
用于解决问题的方案
本发明首先提供了一种竹基纤维复合材料，其中，所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料；所述第一竹基材料和第二竹基材料经胶黏剂粘合，其中，
所述胶黏剂包含水溶性浸渍酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂和助剂；
以所述水溶性浸渍酚醛树脂的质量份数为100份计，所述发泡剂的加入量为10-20份，表面活性剂的加入量为3-5份，助剂的加入量为5-15份。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，以所述竹基纤维复合材料的总质量计，所述水溶性浸渍酚醛树脂的含量为5％-20％。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述水溶性浸渍酚醛树脂的重均分子量范围为500～1000Da。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述发泡剂包括氟碳化合物和/或正戊烷。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述表面活性剂包括聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、硅氧烷基环氧杂环共聚物和长链烷基酚的聚环氧烷烃中的一种或两种以上的组合。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述助剂包括聚酰胺类化合物，优选为羟甲基聚酰胺和/或聚酰胺。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述第一竹基材料和第二竹基材料为竹束和/或竹纤维化单板。
根据本发明所述的竹基纤维复合材料，其中，所述第一竹基材料的纤维与第二竹基材料的纤维呈大致平行。
本发明还提供了一种根据本发明所述的竹基纤维复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将胶黏剂的各组分混合；
所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料，将第一竹基材料和第二竹基材料浸渍于所述胶黏剂中后再进行干燥，得到第一浸渍产物和第二浸渍产物；
对第一浸渍产物和第二浸渍产物进行组坯，得到成型体；
对所述成型体进行热压，得到竹基纤维复合材料。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述干燥的温度为50-70℃，干燥后竹基材料的含水率为8-15％；和/或
所述热压的温度为130-150℃，所述热压的时间为0.5-1.0mm/min，热压压力为2.0-5.0MPa。
发明的效果
本发明的竹基纤维复合材料的具有密度低、强度大，尺寸稳定性好，表面纹理美观，且阻燃性能和隔热性能优异，实现竹基纤维复合材料的轻量化和功能化。
进一步地，本发明还提供了一种竹基纤维复合材料的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。
具体实施方式
以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
本说明书中，所述“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。
本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。
本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
第一方面
本发明的第一方面提供了一种竹基纤维复合材料，所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料；所述第一竹基材料和第二竹基材料经胶黏剂粘合，其中，
所述胶黏剂包含浸渍性酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂和助剂；
以所述浸渍性酚醛树脂的质量份数为100份计，所述发泡剂的份数为10-20份，表面活性剂为3-5份，助剂为5-15份。
具体地，本发明的竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料，其实际上可以包括多个竹基材料，例如：5个，10个、15个、20个、25个、30个、40个、50个、100个等等，上述多个竹基材料经胶黏剂粘合。
对于竹基材料的来源，其可以是以竹材为原料，通过机械疏解的方式获得。通过机械疏解可以有效去除蜡青和黄膜、疏解竹纤维，加工后竹材成网状竹片帘，竹片帘纵向不断裂，横向松散而交错相连，保持了竹材纤维的排列方向，以便于制备竹基纤维复合材料。对于机械疏解的方式，可以是本领域常用的机械疏解的方式。具体地，可以采用竹材去青、去黄疏解设备进行疏解。例如：可以是专利文件CN101733794A中所公开的去青、去黄疏解机或CN101486214A中所公开的疏解机。
在一些具体的实施方式中，所述第一竹基材料和第二竹基材料为竹束和/或竹纤维化单板。竹束和/或竹纤维化单板可以是将竹材经机械疏解的方式得到的。
进一步地，将干燥的竹基材料浸渍在胶黏剂中，从而通过胶黏剂将竹基材料粘合形成竹基纤维复合材料。
具体地，对于胶黏剂，本发明的所述胶黏剂包含水溶性浸渍酚醛树脂，其中水溶性酚醛树脂是以氢氧化钠为催化剂制得的酚醛树脂水溶液，其以水为溶剂，减少污染，能够经市售购买得到，且价格低廉，对人体危害小。
作为优选，在本发明中，所述水溶性浸渍酚醛树脂的重均分子量范围可以为500～1000Da，水溶性浸渍酚醛树脂的分子量大小是影响浸渍工艺的主要因素之一，如果水溶性浸渍酚醛树脂的分子量太大，水溶性浸渍酚醛树脂不易渗入竹基材料内部，造成浸渍不均匀而后期出现跳丝现象；如果水溶性浸渍酚醛树脂的分子量太小，水溶性浸渍酚醛树脂本身不稳定，同时水溶性浸渍酚醛树脂全部渗入竹基材料内部，竹基材料间胶合界面缺胶，影响材料的胶合性能。
鉴于水溶性浸渍酚醛树脂存在密度大的问题，本发明的胶黏剂中还包含有发泡剂，以所述水溶性浸渍酚醛树脂的质量份数为100份计，所述发泡剂的加入量为10-20份，例如：12份、14份、16份、18份等。发泡剂可以在水溶性浸渍酚醛树脂固化过程中形成闭孔气泡，增加比表面积，降低胶黏剂成型密度，达到降低材料密度的目的。同时发泡剂用量对材料性能有较大影响，如果发泡剂的加入量大于20份，会使胶黏剂的密度过低；如果发泡剂的加入量小于10份，无法实现有效降低材料密度。
在一些具体的实施方式中，所述发泡剂包括氟碳化合物和/或正戊烷，所述氟碳化合物例如可以是三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷中的一种或两种。
进一步，本发明的胶黏剂中还包含有表面活性剂，以所述水溶性浸渍酚醛树脂的质量份数为100份计，表面活性剂的加入量为3-5份，例如：3.2份、3.5份、3.8份、4份、4.2份、4.5份、4.8份等。添加表面活性剂能够降低水溶性浸渍酚醛树脂的表面张力，在发泡过程中提高泡孔结构的稳定性，并使泡孔大小一致，分布均匀。并且，当表面活性剂的加入量为3-5份时，可能有效降低水溶性浸渍酚醛树脂的表面张力。
在一些具体的实施方式中，所述表面活性剂包括聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、硅氧烷基环氧杂环共聚物和长链烷基酚的聚环氧烷烃中的一种或两种以上的组合。
更进一步，本发明的胶黏剂中还包含有助剂；以所述浸渍性酚醛树脂的质量份数为100份计，助剂的加入量为5-15份，例如：6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份等。本发明的助剂的主要作用为保持水溶性浸渍酚醛树脂的优点，同时改善树脂的流动性，提高材料的表面性能，提高树脂的耐热和粘结性。当助剂的加入量为5-15份时，能够更好的保持水溶性浸渍酚醛树脂的优点，且更好的改善树脂的流动性，提高材料的表面性能，提高树脂的耐热和粘结性。
在一些具体的实施方式中，所述助剂包括聚酰胺类化合物，优选为羟甲基聚酰胺和/或聚酰胺。其中，羟甲基聚酰胺可以是羟甲基聚酰胺-66，聚酰胺可以是聚酰胺-6或聚酰胺-66。
在一些具体的实施方式中，以所述竹基纤维复合材料的总质量计，所述水溶性浸渍酚醛树脂的含量可以为5％-20％，例如：8％、10％、12％、15％、18％等。在本发明中，所述水溶性浸渍酚醛树脂的含量是指水溶性浸渍酚醛树脂干基的含量，即水溶性浸渍酚醛树脂为100％固含量时，占竹基纤维复合材料的总质量。
水溶性浸渍酚醛树脂作为增强体，在制备过程中，水溶性浸渍酚醛树脂与竹基材料发生不同程度的相互作用，并形成固溶体，实现复合材料的性能调控，水溶性浸渍酚醛树脂含量的有效调控可实现材料性能可调可控，并达到适材适用的目的。水溶性浸渍酚醛树脂的含量太大，板材性能过剩，成本太高；水溶性浸渍酚醛树脂的含量太小，板材性能不达标，无法满足应用领域需求。
进一步地，本发明对第一竹基材料的纤维与第二竹基材料之间的组坯不作特别限定，所述第一竹基材料的纤维与第二竹基材料的纤维可以呈大致平行。一般而言，当含有多个竹基材料时，为了美观，可以所有竹基材料的纤维均呈大致平行。即采用顺纹全纵向的组坯方式进行组坯。
在一些具体的实施方案中，所述竹基纤维复合材料还包括贴面材料，所述贴面材料位于所述竹基纤维复合材料的外周的至少一个表面；
优选地，所述贴面材料包括科技木、浸渍纸、刨切木竹单板中的一种或两种以上的组合，通过使用贴面材料，从而实现材料直接应用于装修装饰以及家具生产，无需二次加工和涂饰。
本发明的竹基纤维复合材料的强度高，静曲强度可以达到80-120MPa；密度低，一般可以小于1g/cm3，优选为0.65-0.85g/cm3，例如：0.7g/cm3，0.75g/cm3，0.8g/cm3等；强重比为9.23-18.46N·m/kg，例如：10N·m/kg、12N·m/kg、14N·m/kg、16N·m/kg、18N·m/kg等，强重比远高于普通钢材、木材和混凝土；且阻燃性能优异，阻燃等级能够达到B1级，其导热系数可以为0.01-0.1W(m·k)-1，优选0.01-0.05W(m·k)-1，水煮吸水厚度膨胀率可以为3-20％，例如：5％、7％、9％、12％、15％、18％等等。
第二方面
本发明的第二方面提供了一种根据本发明第一方面所述的竹基纤维复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将胶黏剂的各组分混合；
所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料，将第一竹基材料和第二竹基材料浸渍于所述胶黏剂中后再进行干燥，得到第一浸渍产物和第二浸渍产物；
对第一浸渍产物和第二浸渍产物进行组坯，得到成型体；
对所述成型体进行热压，得到竹基纤维复合材料。
在一些具体的实施方案中，对于胶黏剂的制备方法，可以是：使用水溶性浸渍酚醛树脂进行调胶，将发泡剂、表面活性剂和助剂与水溶性浸渍酚醛树脂快速搅拌混合，进而得到胶黏剂，其中搅拌温度为室温，搅拌速度为120-200rpm，搅拌时间为20-60min。
接着，将第一竹基材料和第二竹基材料浸渍于所述胶黏剂中，得到预浸料，具体地，所述浸渍的时间为10-30min，所述浸渍温度为室温，通常，会在胶黏剂中添加一定量的水，然后再进行浸渍。其中，胶黏剂的浸渍浓度为5％-20％(即，以胶黏剂和水的总质量计，胶黏剂的加入量为5％-20％)，例如：8％、10％、12％、15％、18％等。在本发明中，预浸料的干重(即以100％固含量计)与竹基纤维复合材料的重量大致相同。
一般而言，本发明中所述的室温可以是10-40℃。在浸渍过程中，共混水溶性浸渍酚醛树脂经过流动、渗透、润湿在竹基材料的表面包覆了一层均匀的酚醛树脂胶膜，同时附着、沉积在疏解和碾压形成的裂纹和薄壁细胞细胞腔内部，以及裂纹的延伸处附近的基本组织内的细胞壁上，最终使胶黏剂均匀分布在整个竹基材料中，最终在固化过程中，使竹基纤维复合材料内部形成均匀稳定发泡。
进一步，将预浸料再进行干燥，具体地，所述干燥的温度为50-70℃，例如：52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、65℃、68℃等。在本发明中，干燥的主要目的是解决在浸渍过程中胶黏剂带给单元水分的问题，同时增加水溶性浸渍酚醛树脂的缩聚度缩减压制时间。在干燥过程中，本发明的水溶性浸渍酚醛树脂在干燥后的热焓值的保留值较高从而以保证胶黏剂有足够的活性。若干燥的温度太低，将导致浸渍单元的终含水率过高，成型时会产生鼓泡等缺陷，若干燥的温度过高，则会加剧胶黏剂的预固化，从而影响板材的胶合强度。一般而言，干燥后干燥产物的含水率为8-20％，例如可以是10％、12％、15％、18％等。
然后，对第一浸渍产物和第二浸渍产物进行组坯，得到成型体，对于组坯，使所述第一竹基材料的纤维与第二竹基材料的纤维可以呈大致平行，也就是说，可以采用全纵顺纹全纵向的铺装方式进行铺装，其中组坯的密度为小于1g/cm3，优选为0.65-0.85g/cm3。
最后，通过对所述成型体进行热压，得到竹基纤维复合材料。本发明采用的热压方式为热进热出的方式，即将成型体直接送入热压机进行周期性加压加热压制，达到预定时间后直接泄压出板，无需冷却，在成型过程中，水溶性浸渍酚醛树脂经历了黏流态、橡胶态、玻璃态以及玻璃态内的固相反应，实现固化，内部泡沫稳定形成。本发明采用的热压方式改变了传统竹基纤维复合材料冷进冷出的热压方式，减少了工艺成型时间，实现了节能高效生产。
具体地，在本发明中，所述热压的温度为130-150℃，例如：132℃、135℃、138℃、140℃、142℃、145℃、148℃等；所述热压的时间为0.5-1.0mm/min，例如：0.55mm/min、0.6mm/min、0.7mm/min、0.8mm/min、0.9mm/min等；所述热压压力为2.0-5.0MPa，例如：2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa等。其中，本发明的热压的时间单位“min/mm”表示每1mm厚的预压后的成型体进行热压所用的时间为0.5-1.0min。
本发明采用的竹基纤维复合材料在制备的过程中不需要碳化，解决了传统竹纤维化单板制造过程中碳化工艺带来的环保和三废问题，且能够实现节能高效生产。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
其中，水溶性浸渍酚醛树脂的重均分子量约为904Da，生产厂家为太尔胶粘剂(广东)有限公司；
羟甲基聚酰胺为羟甲基聚酰胺-66。
实施例1
将100份水溶性浸渍酚醛树脂、10份发泡剂三氯三氟乙烷、3份表面活性剂聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯和5份助剂羟甲基聚酰胺快速搅拌混合进而得到复合共混水溶性浸渍酚醛树脂胶黏剂，其中搅拌温度为室温，搅拌速度为180rpm，搅拌时间为30min。
采用上述胶黏剂在室温下对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为10％，所述的浸渍时间为15min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的8％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为65℃，干燥后干燥产物的含水率为12％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为135℃，所述的热压的时间为1.0mm/min，所述的热压压力为2.0MPa，得到轻质阻燃竹基纤维复合材料。
实施例2
将100份水溶性浸渍酚醛树脂、12.5份发泡剂正戊烷、5份表面活性剂硅氧烷基环氧杂环共聚物和5份助剂羟甲基聚酰胺快速搅拌混合进而得到复合共混水溶性浸渍酚醛树脂胶黏剂，其中搅拌温度为室温，搅拌速度为120rpm，搅拌时间为60min。
采用上述胶黏剂在室温下对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为20％，所述的浸渍时间为30min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的15％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为65℃，干燥后预浸料产物的含水率为10％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为135℃，所述的热压的时间为0.8mm/min，所述的热压压力为3.0MPa，得到轻质阻燃竹基纤维复合材料。
实施例3
将100份水溶性浸渍酚醛树脂、15份发泡剂三氯氟甲烷、4份表面活性剂长链烷基酚的聚环氧烷烃和5份助剂羟甲基聚酰胺快速搅拌混合进而得到复合共混水溶性浸渍酚醛树脂胶黏剂，其中搅拌温度为室温，搅拌速度为150rpm，搅拌时间为60min。
然后采用上述胶黏剂在室温下对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为15％，所述的浸渍时间为20min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的12％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为60℃，干燥后预浸料产物的含水率为15％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为140℃，所述的热压的时间为1.0mm/min，所述的热压压力为2.0MPa，得到轻质阻燃竹基纤维复合材料。
对比例1
采用水溶性浸渍酚醛树脂对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为10％，所述的浸渍时间为15min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的8％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为65℃，干燥后预浸料产物的含水率为12％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为135℃，所述的热压的时间为1.0mm/min，所述的热压压力为4.0MPa，得到竹基纤维复合材料。
对比例2
采用水溶性浸渍酚醛树脂对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为20％，所述的浸渍时间为30min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的15％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为65℃，干燥后预浸料产物的含水率为10％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为135℃，所述的热压的时间为0.8mm/min，所述的热压压力为5.0MPa，得到竹基纤维复合材料。
对比例3
采用水溶性浸渍酚醛树脂对竹基材料进行浸渍处理，得到预浸料，其中，浸渍浓度为15％，所述的浸渍时间为20min，浸渍后水溶性浸渍酚醛树脂的含量(以100％固含量计)占竹基材料预浸料(以100％固含量计)总质量的12％，然后对预浸料进行干燥处理，干燥温度为60℃，干燥后预浸料产物的含水率为15％，然后将浸渍产物采用平行铺装的方式进行热压成型，所述的热压温度为140℃，所述的热压的时间为1.0mm/min，所述的热压压力为4.0MPa，得到阻燃竹基纤维复合材料。
性能测试
取实施例1-3以及对比例1-3的轻质阻燃竹基纤维复合材料进行密度、静曲强度、导热系数、阻燃等级的检测，具体如下：
按照GB/T 30364-2014《重组竹地板》测试板材的密度和吸水厚度膨胀率，其中吸水厚度膨胀率的处理条件为将试件浸入(100±2)℃热水中泡4h，取出后直接将试件分开平放在(63±3)℃的鼓风干燥箱中干燥20h，再浸入(100±2)℃热水中泡4h，取出后擦去试件表面附着的水，在室温下冷却10min进行测量。测量工作必须在10min完成。煮试件时应将试件全部浸入(100±2)℃热水中。
按照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行抗弯性能的性能检测。主要测试三点弯曲的静曲强度，是在两点支撑的试件中部施加载荷进行测定。静曲强度是确定试件在最大载荷作用时的弯矩和抗弯截面模量之比。然后，使用静曲强度除以密度可以得到轻质阻燃竹基纤维复合材料的强重比，单位为N·m/kg。
按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定：防护热板法》进行导热系数的测定。
按照GB/T 8625-2016《建筑材料难燃性试验方法》进行阻燃等级的测定。
表1.轻质阻燃竹基纤维复合材料的性能指标
Figure BDA0002678061140000141
由上述结果可知，本发明实施例1-3的轻质阻燃竹基纤维复合材料较现有竹基纤维复合材料相比具有更低的密度，更低的导热系数，更高的强重比，更优的隔热阻燃性能，同时尺寸稳定性较原有重组竹相比基本不变。
另外，通过实施例1-3与对比例1-3的对比可以看出，本发明的轻质阻燃竹基纤维复合材料在具有更低的密度的前提下，其吸水厚度膨胀率依然优异。
需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种竹基纤维复合材料，其特征在于，所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料；所述第一竹基材料和第二竹基材料经胶黏剂粘合，其中，
所述胶黏剂包含水溶性浸渍酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂和助剂；
以所述水溶性浸渍酚醛树脂的质量份数为100份计，所述发泡剂的加入量为10-20份，表面活性剂的加入量为3-5份，助剂的加入量为5-15份。
2.根据权利要求1所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，以所述竹基纤维复合材料的总质量计，所述水溶性浸渍酚醛树脂的含量为5％-20％。
3.根据权利要求1或2所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述水溶性浸渍酚醛树脂的重均分子量范围为500～1000Da。
4.根据权利要求1-3任一项所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述发泡剂包括氟碳化合物和/或正戊烷。
5.根据权利要求1-4任一项所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述表面活性剂包括聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、硅氧烷基环氧杂环共聚物和长链烷基酚的聚环氧烷烃中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述助剂包括聚酰胺类化合物，优选为羟甲基聚酰胺和/或聚酰胺。
7.根据权利要求1-6任一项所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述第一竹基材料和第二竹基材料为竹束和/或竹纤维化单板。
8.根据权利要求7所述的竹基纤维复合材料，其特征在于，所述第一竹基材料的纤维与第二竹基材料的纤维呈大致平行。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的竹基纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将胶黏剂的各组分混合；
所述竹基纤维复合材料至少包括第一竹基材料和第二竹基材料，将第一竹基材料和第二竹基材料浸渍于所述胶黏剂中后再进行干燥，得到第一浸渍产物和第二浸渍产物；
对第一浸渍产物和第二浸渍产物进行组坯，得到成型体；
对所述成型体进行热压，得到竹基纤维复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为50-70℃，干燥后竹基材料的含水率为8-15％；和/或
所述热压的温度为130-150℃，所述热压的时间为0.5-1.0mm/min，热压压力为2.0-5.0MPa。
CN202010954253.8A 2020-09-11 2020-09-11 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法 Pending CN112029229A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010954253.8A CN112029229A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010954253.8A CN112029229A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112029229A true CN112029229A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73588758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010954253.8A Pending CN112029229A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112029229A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113667432A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 广东省林业科学研究院 一种基于改性胶粘剂和新型组坯方式的竹基纤维复合材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104690801A (zh) * 2015-02-27 2015-06-10 黑龙江省木材科学研究所 竹材增强木材剩余物-稻壳多层复合板及其制备方法
CN106671241A (zh) * 2017-01-16 2017-05-17 湖南中南神箭竹木有限公司 一种二次成型竹基复合板材制造方法
CN107804060A (zh) * 2017-10-26 2018-03-16 陕西聚洁瀚化工有限公司 一种竹纤维夹芯复合板的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104690801A (zh) * 2015-02-27 2015-06-10 黑龙江省木材科学研究所 竹材增强木材剩余物-稻壳多层复合板及其制备方法
CN106671241A (zh) * 2017-01-16 2017-05-17 湖南中南神箭竹木有限公司 一种二次成型竹基复合板材制造方法
CN107804060A (zh) * 2017-10-26 2018-03-16 陕西聚洁瀚化工有限公司 一种竹纤维夹芯复合板的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113667432A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 广东省林业科学研究院 一种基于改性胶粘剂和新型组坯方式的竹基纤维复合材料及其制备方法和应用
CN113667432B (zh) * 2021-08-20 2022-06-28 广东省林业科学研究院 一种基于改性胶粘剂和新型组坯方式的竹基纤维复合材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6709764B1 (en) Decorative paper sheet and decorative laminate comprising same
KR100493535B1 (ko) 난연또는불연장식용적층시트
CN101456195B (zh) 木结构建筑用结构胶合板及其生产方法
JP3662193B2 (ja) 耐摩耗積層パネルの製造プロセス
US20090130377A1 (en) Natural Fibre Thermoset Composite Product and Method For Manufacturing the Same
CN108656250A (zh) 一种阻燃浸渍胶膜纸饰面人造板及其制造方法
CN103231425B (zh) 一种大规格重组复合结构材及其制造方法
CN101462285A (zh) 速生材的耐磨阻燃面板生产方法
EP1919987A1 (en) Natural fibre thermoset composite product and method for manufacturing the same
CN105464335B (zh) 一种浸渍纸饰面osb复合地板及制备方法
CN112356179A (zh) 一种表面阻燃板
CN112854643A (zh) 高强度防火板、以高强度防火板为基材的耐磨防火饰面板及制造方法
US20230026522A1 (en) Fireproof and Waterproof Biomass Floor and Manufacturing Method Therefor
CN111873089A (zh) 阻燃抗菌高强度新型环保复合板材及其制备工艺和应用
CN112029229A (zh) 轻质阻燃竹基纤维复合材料及其制备方法
Tang et al. Investigation into mechanical, thermal, flameretardant properties of wood fiber reinforced ultra-high-density fiberboards
CN109263187A (zh) 一种木质复合门的制备方法
Walther et al. Strength, decay and termite resistance of oriented kenaf fiberboards
KR100635935B1 (ko) 불연성 판넬 및 그 제조방법
CN113667432B (zh) 一种基于改性胶粘剂和新型组坯方式的竹基纤维复合材料及其制备方法和应用
CN112372774B (zh) 竹基纤维复合材料及其连续化制备方法
US11572697B2 (en) Composite insulated wall panel
US20070000597A1 (en) Methods for making high intensity flame resistant composites
CN111703153B (zh) 无醛阻燃木质型材及其生产方法
CN213499791U (zh) 一种阻燃抗菌高强度新型环保复合板材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination