CN113429584B - 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113429584B
CN113429584B CN202110702547.6A CN202110702547A CN113429584B CN 113429584 B CN113429584 B CN 113429584B CN 202110702547 A CN202110702547 A CN 202110702547A CN 113429584 B CN113429584 B CN 113429584B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheat straw
modified
attapulgite
composite board
wear
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.)
Active
Application number
CN202110702547.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113429584A (zh
Inventor
苏琼
王鸿灵
王彦斌
孙希阳
庞少峰
李朝霞
张平
魏小红
石小琴
鲍园园
吴磊
蔡举艳
王天聪
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.)
Northwest Minzu University
Original Assignee
Northwest Minzu University
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 Northwest Minzu University filed Critical Northwest Minzu University
Priority to CN202110702547.6A priority Critical patent/CN113429584B/zh
Publication of CN113429584A publication Critical patent/CN113429584A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113429584B publication Critical patent/CN113429584B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials
    • 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
    • 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
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • 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
    • C08J2397/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C08J2397/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法，属于生物质利用技术领域。本发明以麦秸秆为原料，对麦秸秆分别进行酰化改性，在麦秸秆上引入活性基丙烯酰基，然后与氯乙酸经酯化反应在麦秸秆上进一步引入活性基羧甲基，将改性后的麦秸秆与改性凹凸棒复合，在引发剂作用下经热压工艺制备耐磨麦秸秆复合板材，由于改性凹凸棒在摩擦过程中形成较薄的自润滑二维结构，更容易在复合板材摩擦界面铺展，均匀传递载荷，并在整个磨痕表面形成均匀致密的润滑膜，使摩擦表面更加均匀致密，提高了复合板材的硬度，从而显著提高了复合板材的防滑耐磨性。

Description

一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物质利用技术领域，尤其涉及一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步和人们生活水平的提高，板材在家居、户外步道和建筑等方面的使用量越来越大，但森林面积有限，仅依靠森林资源已经远远不能满足社会对板材的需求。因此，利用成本低、可再生的农作物秸秆制备性能与木材相似的复合板材，具有重要的应用价值和研究意义。
随着非木质板材逐渐进入人们的视野，麦秸秆复合板材作为一种环保的地板替代材料也引起了人们的重视。要实现麦秸秆复合板材作为地板材料，最关键的问题就在于解决板材的防滑和耐磨性能，即板材的摩擦、磨损问题。从行走安全性来说，地板应具有良好的抗滑耐磨性能，运动时适宜的摩擦系数为0.4～0.6。目前，非木质板材的耐磨和防滑性能欠缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法，所制备的麦秸秆复合板材具有优异的防滑耐磨性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种耐磨麦秸秆复合板材的制备方法，包括以下步骤：
将麦秸秆粉与碱液混合，进行碱处理，得到活化麦秸秆；
将所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合，进行酰化反应，得到酰化改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合，进行酯化反应，得到双改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合，进行热压，得到耐磨麦秸秆复合板材。
优选的，所述碱液包括氢氧化钠水溶液；所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为1～3％。
优选的，所述有机弱碱包括三乙胺、二甲胺或吡啶；所述麦秸秆粉、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂的用量比为1g:(1～3)mL:(0.5～1.5)mL:(15～35)mL。
优选的，所述酰化反应在氮气保护条件下进行，所述酰化反应的过程包括在0℃反应1～2h，然后在35～45℃反应4～6h。
优选的，所述碱包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述酰化改性麦秸秆、碱和氯乙酸的质量比为1:(0.1～0.3):(0.3～0.5)。
优选的，所述酯化反应的温度为75～85℃，时间为8～12h。
优选的，所述改性凹凸棒包括硅烷偶联剂改性凹凸棒、镍钴化合物改性凹凸棒或二硫化钼改性凹凸棒。
优选的，所述酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆的质量比为1:(0.5～1.5)；所述改性凹凸棒占酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆和改性凹凸棒总质量的质量分数为2～15％。
优选的，所述引发剂包括过氧化氢，所述引发剂与酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆总质量的用量比为1mL:(2～3)g；所述热压的温度为90～110℃，时间为16～20h，压力为130～150kg/cm2。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的耐磨麦秸秆复合板材。
本发明提供了一种耐磨麦秸秆复合板材的制备方法，包括以下步骤：将麦秸秆粉与碱液混合，进行碱处理，得到活化麦秸秆；将所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合，进行酰化反应，得到酰化改性麦秸秆；将所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合，进行酯化反应，得到双改性麦秸秆；将所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合，进行热压，得到耐磨麦秸秆复合板材。
本发明以麦秸秆为原料，对麦秸秆进行酰化改性，在麦秸秆上引入活性基丙烯酰基，然后与氯乙酸经酯化反应在麦秸秆上进一步引入活性基羧甲基，将改性后的麦秸秆与改性凹凸棒复合，改性麦秸秆上引入的活性基作为热压过程中交联聚合反应位点，为改性凹凸棒结合到麦秸秆表面提供附着位点，在引发剂作用下酰化改性麦秸秆上的烯酰基、双改性麦秸秆上的烯酰基和羧基及改性凹凸棒表面的羟基发生交联聚合和氢键作用，经热压制备得到耐磨麦秸秆复合板材，由于改性凹凸棒在摩擦过程中形成较薄的自润滑二维结构，更容易在复合板材摩擦界面铺展，均匀传递载荷，并在整个磨痕表面形成均匀致密的润滑膜，使摩擦表面更加均匀致密，提高了复合板材的硬度，从而显著提高了复合板材的防滑耐磨性，使得所制备的复合板材具有适宜的摩擦系数和较好的抗磨损性能以及较好的力学性能。
本发明制备的麦秸秆复合板材在较大载荷条件下耐磨性能好，具有其它人造板不可比拟的优点，而且反应操作步骤简单可行，反应条件温和，设备要求低，生物安全且绿色环保，原料来源简单，成本低廉，低耗能，有助于生物质资源高效化利用，解决了过程耗时长、工艺复杂、制备过程反应参数和设备要求高的问题，可适用于工业化大规模推广，在家装、步道等领域具有实际应用价值。
附图说明
图1为实施例1的麦秸秆(a)、碱处理麦秸秆(b)、A料(c)、B料(d)的红外光谱图；
图2为硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图；
图3为镍钴化合物改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图；
图4为二硫化钼改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图；
图5为改性麦秸秆、纯麦秸秆和碱处理麦秸秆的XRD图；
图6为硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒的XRD图；
图7为镍钴化合物改性处理前后的凹凸棒的XRD谱图；
图8为二硫化钼改性处理前后凹凸棒的XRD谱图；
图9为改性前后的麦秸秆的热重分析曲线图；
图10为硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒的热重分析曲线图；
图11为镍钴化合物改性前后的凹凸棒的热重图；
图12为二硫化钼改性前后的凹凸棒的热重图；
图13为对比例1和实施例1制备的麦秸秆复合板材的摩擦系数变化图；
图14为实施例2的麦秸秆复合板材在不同载荷下的摩擦系数变化图；
图15为实施例1和实施例2的麦秸秆复合板材的磨损体积变化图；
图16为实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的摩擦系数变化图；
图17为实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的磨损体积变化图；
图18为对比例1、实施例1和实施例2中得到的麦秸秆复合板材在不同条件下的磨痕图；
图19为对比例1、实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的磨痕图；
图20为实施例5～10中不同添加量下二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的摩擦系数图；
图21为对比例1的麦秸秆板材和实施例7制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的摩擦系数图；
图22为实施例5～10制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的磨损体积图；
图23为对比例1的麦秸秆板材和实施例7制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的磨痕图。
具体实施方式
本发明提供了一种耐磨麦秸秆复合板材的制备方法，包括以下步骤：
将麦秸秆粉与碱液混合，进行碱处理，得到活化麦秸秆；
将所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合，进行酰化反应，得到酰化改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合，进行酯化反应，得到双改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合，进行热压，得到耐磨麦秸秆复合板材。
在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
将麦秸秆粉与碱液混合，进行碱处理，得到活化麦秸秆。在本发明中，所述麦秸秆粉优选由麦秸秆粉碎而成；本发明对所述粉碎的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程得到100～200目的麦秸秆粉即可。本发明对所述麦秸秆的来源没有特殊的限定，按照本领域熟知的来源获取即可。
在本发明中，所述碱液优选包括氢氧化钠水溶液；所述氢氧化钠水溶液的质量浓度优选为1～3％，更优选为2％。在本发明中，所述麦秸秆粉与碱液的用量比优选为1g:(3～5)mL。在本发明中，所述碱处理的温度优选为室温，时间优选为1.5～2.5h。本发明通过碱处理除去麦秸秆中含有的杂质，活化麦秸秆上的醇羟基和酚羟基。
完成所述碱处理后，本发明优选将所得物料干燥，得到活化麦秸秆；本发明对所述干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到活化麦秸秆后，本发明将所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合，进行酰化反应，得到酰化改性麦秸秆。在本发明中，所述有机弱碱优选包括三乙胺、二甲胺或吡啶；本发明利用有机弱碱作为缚酸剂，中和反应释放的酸。
在本发明中，所述有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺。
在本发明中，所述麦秸秆粉、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂的用量比优选为1g:(1～3)mL:(0.5～1.5)mL:(15～35)mL，更优选为1g:2mL:1mL:25mL。
在本发明中，所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合的过程优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可。
在本发明中，所述酰化反应优选在氮气保护条件下进行，所述酰化反应的过程优选包括在0℃冰浴条件下反应1～2h，然后在35～45℃水浴条件下反应4～6h，更优选为在0℃冰浴条件下反应1h，然后在40℃水浴条件下反应5h；所述酰化反应优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可。在所述酰化反应过程中，丙烯酰氯的丙烯酰基与活化麦秸秆上的酚羟基和伯羟基基团进行酰化，在麦秸秆上引入活性基丙烯酰基。
完成所述酰化反应后，本发明优选将所得物料依次进行冷却、洗涤和抽滤，将所得固体在鼓风干燥箱中烘干，过150目网筛，得到酰化改性麦秸秆；所述洗涤所用试剂优选为质量分数3％的碳酸氢钠水溶液；所述烘干的温度优选为40℃。本发明对所述冷却和抽滤的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到酰化改性麦秸秆后，本发明将所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合，进行酯化反应，得到双改性麦秸秆。在本发明中，所述碱优选包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述酰化改性麦秸秆、碱和氯乙酸的质量比优选为1:(0.1～0.3):(0.3～0.5)，更优选为1:0.2:0.4。本发明利用碱提供碱性环境。在本发明中，所述酰化改性麦秸秆与水的用量比优选为1.0g:20mL。
在本发明中，所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合的过程优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可。
在本发明中，所述酯化反应的pH值优选为9～10；所述酯化反应优选在水浴条件下进行；所述酯化反应的温度优选为75～85℃，更优选为80℃；时间优选为8～12h，更优选为10h；所述酰化反应优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将物料混合均匀即可。在所述酯化反应过程中，酰化改性麦秸秆上的伯羟基、仲羟基与氯乙酸的羧甲基反应，在麦秸秆上引入活性基羧甲基，得到双改性麦秸秆。
完成所述酯化反应后，本发明优选将所得物料冷却至室温后，将所得物料用盐酸调至pH值为6，抽滤，将所得固体在40℃鼓风干燥箱中烘干，过150目网筛，得到双改性麦秸秆。本发明对所述冷却、盐酸调节pH值的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到双改性麦秸秆后，本发明将所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合，进行热压，得到耐磨麦秸秆复合板材。
在本发明中，所述改性凹凸棒优选包括硅烷偶联剂改性凹凸棒、镍钴化合物改性凹凸棒或二硫化钼改性凹凸棒。
在本发明中，所述硅烷偶联剂改性凹凸棒的制备方法优选包括以下步骤：
将凹凸棒和盐酸溶液混合，进行酸处理，得到酸处理凹凸棒；
将所述酸处理凹凸棒分散于甲苯，将所得分散液与硅烷偶联剂混合，进行改性，得到硅烷偶联剂改性凹凸棒。
在本发明中，所述凹凸棒与盐酸溶液的用量比优选为1g:(25～50)mL，更优选为1g:(30～40)mL；所述盐酸溶液的浓度优选为2～4mol/L，更优选为3mol/L；所述酸处理的温度优选为室温，时间优选为4h；所述酸处理优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。完成所述酸处理后，本发明优选将所得物料抽滤洗涤至中性，50℃真空干燥，得到酸处理凹凸棒。本发明对所述抽滤洗涤的过程和真空干燥的时间没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述硅烷偶联剂改性凹凸棒所用硅烷偶联剂优选包括KH570或KH560；所述酸处理凹凸棒、甲苯和硅烷偶联剂的用量比优选为2g:(30～60)mL:(1～3)mL，更优选为2g:(40～50)mL:(1.5～2)mL。
在本发明中，所述分散以及所述分散液与硅烷偶联剂混合的过程优选在超声条件下进行，所述超声的温度优选为40℃，时间优选为40min；所述改性的温度优选为80℃，时间优选为24h；所述改性优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够保证反应顺利进行即可。
完成所述改性后，本发明优选将所得物料依次进行抽滤、洗涤和干燥，得到硅烷偶联剂改性凹凸棒。本发明对所述抽滤、洗涤和干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
本发明制备的硅烷偶联剂改性凹凸棒中，凹凸棒表面的羟基官能团与硅烷偶联剂的硅结合形成硅氧官能团，破坏凹凸棒颗粒间的团聚，增强与麦秸秆的结合力，提高板材的耐磨抗磨性。
在本发明中，所述镍钴化合物改性凹凸棒的制备过程优选包括以下步骤：
将硝酸钴、硝酸镍和六次甲基四胺加入到水中，加入凹凸棒，将所得混合物超声分散，得到悬浮液；
将所得悬浮液进行共沉淀，得到镍钴化合物改性凹凸棒；
或者，将所述悬浮液进行水热反应，得到镍钴化合物改性凹凸棒。
在本发明中，所述硝酸钴、硝酸镍和六次甲基四胺的摩尔比优选为1:2:3；所述凹凸棒的质量优选与所述硝酸钴、硝酸镍和六次甲基四胺的总质量相同。本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够将物料充分溶解即可。
本发明对所述超声分散的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
本发明优选将所述悬浮液在搅拌条件下加热至共沉淀的温度；所述共沉淀的温度优选为90℃，时间优选为6h。完成所述共沉淀后，本发明优选将所得物料依次进行过滤、干燥和过320目筛，得到镍钴化合物改性凹凸棒。
本发明优选将所述悬浮液转移到水热釜，加热至水热反应的温度；所述水热反应的温度优选为120℃，时间优选为8h。完成所述水热反应后，本发明优选将所得物料依次进行过滤、干燥和过320目筛，得到镍钴化合物改性凹凸棒。
本发明制备的镍钴化合物改性凹凸棒中，镍钴与凹凸棒表面的羟基作用在凹凸棒表面形成双羟基镍钴层及氧化物层，能够提高板材的耐磨抗磨性。
在本发明中，所述二硫化钼改性凹凸棒的制备过程优选包括以下步骤：
将钼酸钠、柠檬酸和硫脲分散于水中，加入凹凸棒后混合，将所得混合物进行水热反应，得到二硫化钼改性凹凸棒，记为ATP-MoS2。
在本发明中，所述钼酸钠、柠檬酸、硫脲和凹凸棒的质量比优选为(0.1～0.2):(0.1～0.2):(0.1～0.3):(0.5～1.5)；本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够将物料充分分散即可。
在本发明中，所述混合的方式优选为先进行超声15～25min，然后搅拌0.5～1.5h。本发明对所述超声的功率和搅拌的速率没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述水热反应的温度优选为170～210℃，更优选为190℃，时间优选为20～24h，更优选为22h；所述水热反应优选在搅拌条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将物料混合均匀即可。
完成所述水热反应后，本发明优选将所得物料冷却，洗涤至中性，干燥后，得到二硫化钼改性凹凸棒。本发明对所述冷却、洗涤和干燥的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
本发明制备的二硫化钼改性凹凸棒中，二硫化钼与凹凸棒链层上的羟基发生较强的电子作用，可均匀掺杂在凹凸棒中，提高耐磨抗磨性；同时水热反应使凹凸棒粒度更小，避免微粒团聚，提高凹凸棒活性。
在本发明中，所述引发剂优选包括过氧化氢，所述过氧化氢优选为市售双氧水，所述双氧水的质量浓度优选为30％；所述引发剂与酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆总质量的用量比优选为1mL:(2～3)g，更优选为1mL:2.5g；所述酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆的质量比优选为1:(0.5～1.5)，更优选为1:1；所述改性凹凸棒占酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆和改性凹凸棒总质量的质量分数优选为2～15％，更优选为5～10％。
本发明对所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述热压的温度优选为90～110℃，更优选为100℃，时间优选为16～20h，更优选为18h，压力优选为130～150kg/cm2，更优选为140kg/cm2。在所述热压过程中，在引发剂作用下，酰化改性麦秸秆上的烯酰基、双改性麦秸秆上的烯酰基和羧基及改性凹凸棒表面的羟基发生交联聚合和氢键作用，压制成型得到麦秸秆复合板材。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的耐磨麦秸秆复合板材。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，所用硅烷偶联剂改性凹凸棒的制备方法为：
在装有磁搅拌的反应器中加入2g凹凸棒和80mL盐酸溶液(2mol/L)，常温搅拌酸处理4h，抽滤，洗涤至中性，50℃真空干燥，得到酸处理凹凸棒；然后在烧瓶中依次加入50mL甲苯和2.0g酸处理凹凸棒，边搅拌边加入2mLKH570，40℃下超声40min，80℃搅拌反应24h，将所得物料依次进行抽滤、洗涤和干燥，即得KH570改性凹凸棒ATP-KH570。
同理，将上述KH570替换为ATP-KH560，得到KH560改性凹凸棒ATP-KH560。
所用镍钴化合物改性凹凸棒的制备方法为：
将2.9g硝酸钴、5.8g硝酸镍和4.2g六次甲基四胺(摩尔比为1:2:3)加入到150mL去离子水中，然后加入12.9g凹凸棒，超声分散形成悬浮液，将所述悬浮液转移到装有磁搅拌的反应器中，加热到90℃并维持6h，冷却，过滤、干燥，然后过320目筛，即得镍钴共沉淀反应改性凹凸棒ATP-CoNi(C)。
将所述悬浮液转移到水热釜，加热到120℃并维持8h，反应完成后，将所得物料过滤、干燥，然后过320目筛，即得镍钴水热反应改性凹凸棒ATP-CoNi(H)。
所用二硫化钼改性凹凸棒的制备方法为：
将0.125g钼酸钠、0.2g硫脲、0.134g柠檬酸分散在去离子水中，加入1g凹凸棒，室温下超声20min，磁力搅拌1h，将所得分散液倒入水热反应釜中，190℃下保温反应24h，冷却，水洗至中性、烘干，得到二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2。
所用过氧化氢(双氧水)的质量浓度为30％。
实施例1
在装有磁搅拌的反应器中，将麦秸秆粉碎成麦秸秆粉(150目)，将所得麦秸秆粉1g与4mL质量浓度2％的氢氧化钠水溶液混合，进行碱处理2h，干燥后，向所得碱处理麦秸秆粉1.0g中加入25.00mLN,N-二甲基甲酰胺，2mL三乙胺和1mL丙烯酰氯，氮气保护下0℃冰浴反应1h，然后在40℃水浴中反应5h，反应结束后将所得物料冷却，用质量浓度为3％的碳酸氢钠水溶液洗涤，抽滤，将所得固体在40℃鼓风干燥箱中烘干，过150目筛，得到酰化改性麦秸秆，即单改性麦秸秆，记为A料；
在装有磁搅拌的反应器中加入1.0g酰化改性麦秸秆、20mL去离子水、氢氧化钠(0.18g)和氯乙酸(0.4g)，在80℃恒温水浴锅搅拌反应10h，反应过程中保持溶液pH＝9，反应结束后将所得物料冷却，用盐酸调至pH为6，抽滤，将所得固体在40℃鼓风干燥箱中烘干，过150目筛，得到双改性麦秸秆，记为B料；
将4g A料与4g B料混合后，向所得混合物中加入改性凹凸棒ATP-KH570，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为10％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例2
将4g A料与4g料混合后，向所得混合物中加入改性凹凸棒ATP-KH560，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为5％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材
实施例3
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(C)，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为8％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例4
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(H)，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为5％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例5
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为2％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例6
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为5％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例7
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为8％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例8
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为10％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例9
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为13％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
实施例10
将4gA料与4gB料混合后，向所得混合物中加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2，相对于A料、B料和改性凹凸棒总质量的质量分数为15％，加入3mL过氧化氢，将所得混合物料进行热压，热压温度100℃，热压压力140kg/cm2，热压时间18h，得到耐磨麦秸秆复合板材。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不添加改性凹凸棒，将A料和B料热压制备得到复合板材。
表征
1)对实施例1使用的麦秸秆粉、质量分数为2％的氢氧化钠溶液碱处理麦秸秆、A料及B料分别进行红外光谱分析，所得结果见图1。图1为实施例1的麦秸秆(a)、碱处理麦秸秆(b)、A料(c)、B料(d)的红外光谱图。由图1可知，A料(酰化麦秸秆)中，1650cm-1处芳香酮羰基、3400cm-1处-OH伸缩振动减弱，说明丙烯酰氯和麦秸秆的酚羟基和部分伯羟基发生了反应。B料(酯化麦秸秆)中，3350cm-1处-OH峰增强，1725cm-1处羧甲基伸缩振动峰，1150-1060cm-1处醚键C-O-C振动特征峰，说明氯乙酸和麦秸秆的部分伯羟基和仲羟基发生了反应。
2)图2为硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图，其中，(a)为凹凸棒、(b)为酸处理凹凸棒、(c)为硅烷偶联剂KH570改性凹凸棒ATP-KH570、(d)为硅烷偶联剂KH560改性凹凸棒ATP-KH560。由图2可知，在2913cm-1和2840cm-1处分别出现了-CH2和-CH3相应的特征峰，并且甲基和亚甲基的吸收峰增强，在1100cm-1处附近出现了Si-O键的特征峰，说明偶联剂的硅氧基与凹凸棒表面的羟基缩合，使其牢固地接枝到凹凸棒上。
3)图3为镍钴化合物改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图，其中，(a)为凹凸棒、(b)为镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(C)、(c)为镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(H)。由图3可知，1195cm-1处的吸收峰归因于Si-O-Si键的伸缩振动，1450cm-1处出现新吸收峰C＝O伸缩振动峰，791cm-1处主要是O-Al振动峰。
4)图4为二硫化钼改性处理前后的凹凸棒的红外光谱图，(a)为凹凸棒，(b)为二硫化钼改性的凹凸棒ATP-MoS2。由图4可知，3620cm-1附近处-OH伸缩振动峰更强，1640cm-1处的C＝C双键的伸缩振动峰和1100cm-1附近的Si-O键特征峰增强，这是由硫化钼层状晶体结构造成的。钼原子夹在上下层硫原子之间，形成夹层状S-Mo-S单元，内部通过共价键连接，各单元通过范德华力连接，基团的振动能级发生变化，从而导致吸收峰的强弱变化。
5)对实施例1中的改性麦秸秆和改性前麦秸秆(纯麦秸秆)进行XRD测试，结果如图5所示。由图5可知，麦秸秆改性前(纯麦秸秆)在2θ＝18.3°和21.9°出现衍射峰。预处理麦秸秆(碱处理麦秸秆)在2θ＝18.3°处的衍射峰比未处理前要强；单改性和双改性麦秸秆2θ＝21.9°处衍射峰明显加强，而2θ＝18.3°处衍射峰比未处理麦秸秆要弱。这是因为麦秸秆粉末被碱处理后，木质素得到释放，再经单改性和双改性，位于结晶区纤维素的相对含量提高，麦秸秆原有聚集状态改变，导致晶体结构发生一定变化。
6)图6为硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒的XRD图。由图6可知，在2θ＝8.3°处衍射峰为凹凸棒的(110)晶面特征峰；在2θ＝26.68°处中等强度的吸收峰为凹凸棒(400)晶面的特征吸收衍射峰，凹凸棒的特征衍射峰位置没有发生大幅度减弱或移动，说明改性是在表面进行的，没有改变凹凸棒的晶体结构。
7)图7为镍钴化合物改性处理前后的凹凸棒的XRD谱图。由图7可知，ATP-CoNi(C)在2θ＝19.9°处的吸收峰有所减弱，而ATP-CoNi(H)增强；镍钴在2θ＝31.86°和34.06°处有氧化物的特征衍射峰，表明镍钴可能发生氧化，并且成功负载到凹凸棒上。
8)图8为二硫化钼改性处理前后凹凸棒的XRD谱图。由图8可知，在2θ＝14°处特征峰对应于MoS2的(002)晶面，2θ＝32.8°和57.8°处还出现了新的吸收峰，分别对应MoS2的(100)和(110)晶面，由此可以说明二硫化钼已成功接枝到凹凸棒上。
9)对实施例1中改性前后的麦秸秆进行热重分析，所得结果见图9，其中，(a)为纯麦秸秆、(b)为预处理麦秸秆、(c)为单改性麦秸秆、(d)为双改性麦秸秆。由图9可知，随着温度的升高，麦秸秆粉末在240℃左右质量损失速率明显增大；而经碱处理的麦秸秆在300℃左右质量快速损失，且损失速率大于未改性的麦秸秆。经酰化和酯化的麦秸秆，质量损失速率较未改性的麦秸秆小，且酯化麦秸秆最终损失的质量最多，可能是因为酯化后麦秸秆的分子质量变大，随着温度的升高，分子间的化学键断开，分子的动能变得越来越大，分子不断逸出，损失更多的质量。
10)对硅烷偶联剂改性处理前后的凹凸棒进行热重分析，所得结果见图10，其中，(a)为凹凸棒、(b)为硅烷偶联剂KH570改性凹凸棒ATP-KH570、(c)为硅烷偶联剂KH560改性凹凸棒ATP-KH560。由图10可知，ATP-KH570在300℃以下失重明显低于未改性的凹凸棒，可能是由于硅烷偶联剂的存在使得有机基团附着在凹凸棒表面，阻碍了吸附水和结晶水的脱除。ATP-KH560在300～600℃出现了快速失质量阶段，这可能是由于经KH560改性后，凹凸棒的内部官能团分解引起的。
11)图11为镍钴化合物改性前后的凹凸棒的热重图，其中，(a)为凹凸棒、(b)为镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(C)、(c)为镍钴化合物改性凹凸棒ATP-CoNi(H)，由图11可知，ATP-CoNi(C)在290℃以下失重明显低于未改性的凹凸棒，这可能是生成的氢氧化镍和氢氧化钴使凹凸棒结构变得更加紧密，阻碍了水分的脱除。ATP-CoNi(H)在220℃以下失重低于未改性的凹凸棒，在190℃以下失重低于ATP-CoNi(C)，这可能是ATP-CoNi(H)的结构比ATP-CoNi(C)更加紧密。当温度达到220-360℃时，ATP-CoNi(H)出现了快速失重阶段，这可能是吸附水和结晶水大量蒸发的缘故。
12)图12为二硫化钼改性前后的凹凸棒的热重图，其中，(a)为凹凸棒、(b)为二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2。由图12可知，在540℃以下ATP-MoS2失重明显低于未改性的凹凸棒，这可能是MoS2对凹凸棒改性后，由于MoS2的亲水性使得凹凸棒表面吸附水、晶体结构内部孔道中的沸石水以及位于孔道边部且与边缘八面体阳离子结合的结晶水更难失去。但温度超过550℃后，ATP-MoS2失重明显，这可能是由于高温使ATP-MoS2的结构发生变化，同时被阻碍的结晶水也开始大量蒸发造成的，最终ATP-MoS2失重比未改性的凹凸棒多5.1％。
性能测试
1、用Rtec摩擦试验机对对比例1和实施例1～4制备的麦秸秆复合板材的摩擦磨损性能进行测试，实验中选用的法向载荷分别为1N、3N、5N、7N和9N，频率为2Hz，测试时间为15min，往复滑动的行程为4mm，每个样品在相同的摩擦实验条件下测试三次以上，用三维表面轮廓仪扫描样品磨痕的表面形貌，所得结果表明：
对比例1未加入改性凹凸棒的复合板材其磨损量和摩擦系数：当载荷为3N时，其磨损量和摩擦系数为2.765mm3和0.59；当载荷为5N时，其磨损量和摩擦系数为7.845mm3和0.62；当载荷为7N时，其磨损量和摩擦系数为8.435mm3和0.64；相对于对比例1中未加入改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，实施例1中加入ATP-KH570的麦秸秆复合板材的磨损量和摩擦系数均降低，当载荷为3N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了33.8％和22.1％；当载荷为7N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了49.9％和17.8％；当载荷为9N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了46.4％和14.1％。
相对于对比例1中未加入改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，实施例2中加入ATP-KH560的麦秸秆复合板材，磨损量和摩擦系数均降低，当载荷为3N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了17.8％和21.7％；当载荷为5N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了23.6％和18.4％；当载荷为9N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了26.3％和17.2％。
相对于对比例1中未加入改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，实施例3中加入ATP-CoNi(C)的麦秸秆复合板材，磨损量和摩擦系数均降低，当载荷为3N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了27.2％和和6.1％；当载荷为5N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了41.6％和6.4％；当载荷为9N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了36.9％和10.9％。
相对于对比例1中未加入改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，实施例4中加入ATP-CoNi(H)的麦秸秆复合板材，磨损量和摩擦系数均降低，当载荷为3N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了27.1％和13.5％；当载荷为5N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了49.3％和4.9％；当载荷为9N时，复合板材的磨损量和摩擦系数分别降低了34.2％和7.2％。
2、图13为对比例1和实施例1制备的麦秸秆复合板材的摩擦系数变化图，其中(A)为对比例1，(B)为实施例1；由(A)可知((a)～(e)分别代表不同载荷)，对比例1中未添加改性凹凸棒的麦秸秆复合板材的摩擦系数波动幅度较大，且随载荷的增加而急剧变大，尤其是当载荷为3N、5N、7N时，摩擦系数发生了突变，然后分别在100s、300s、700s后趋于平稳。由(B)可知((a)～(e)分别代表不同载荷)，实施例1中加入ATP-KH570的复合板材，摩擦系数相对比较稳定，且随着载荷的增大而呈现增大的趋势，当载荷大于3N时，ATP-KH570的麦秸秆复合板材的摩擦系数小于未添加改性凹凸棒的麦秸秆复合板材的摩擦系数。
3、图14为实施例2的麦秸秆复合板材在不同载荷下的摩擦系数变化图；由图14可知，加入ATP-KH560的麦秸秆复合板材，摩擦系数波动较小，且随着载荷的增大也呈现增大的趋势，在较小载荷下(1N、3N)，摩擦系数也存在一个突变的过程，但在较短时间内(100s、50s)，摩擦系数便稳定在一定的范围，相比于未添加改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，添加了ATP-KH560的麦秸秆复合板材的摩擦系数降低，且波动较小。由此可见，添加硅烷偶联剂改性凹凸棒的麦秸秆复合板材表现出较佳的耐磨性能。
4、图15为实施例1和实施例2的麦秸秆复合板材的磨损体积变化图，其中(a)为实施例1，(b)为实施例2；由(a)可看出，随着载荷的增加，不同硅烷偶联剂改性凹凸棒的麦秸秆复合板材的磨损体积呈升高的变化趋势，在1-5N条件下，ATP-KH570的麦秸秆复合板材的磨损体积减幅不明显；在5-9N条件下，ATP-KH570的麦秸秆复合板材的磨损体积急剧减小；而ATP-KH560的麦秸秆复合板材的磨损体积在1-9N减幅都较为平缓，如图(b)所示。
5、图16为实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的摩擦系数变化图，其中(A)为实施例3，(B)为实施例4。由(A)可看出((a)～(e)分别代表不同载荷)，加入镍钴化合物改性的凹凸棒ATP-CoNi(C)时，麦秸秆复合板材的摩擦系数维持在0.41～0.63之间，随着载荷的增大而呈现增大的趋势。由(B)可看出((a)～(e)分别代表不同载荷)，加入镍钴化合物改性的凹凸棒ATP-CoNi(H)时，麦秸秆复合板材的摩擦系数维持在0.45～0.61之间，且随着载荷的增大也呈现整体增大的趋势。这是由于镍钴化合物对凹凸棒进行改性有助于减小晶粒尺寸，提高复合板材的致密性和降低表面粗糙度，减少毛刺与针孔等缺陷，使表面更加平整，从而降低复合板材表面的摩擦系数，提高耐磨性能。
6、图17为实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的磨损体积变化图，其中(a)为实施例3，(b)为实施例4。由(a)可看出，加入ATP-CoNi(C)时，麦秸秆复合板材的抗磨性能较未添加改性凹凸棒的复合板材，磨损体积减少了21.7～41.6％；在1～3N条件下，ATP-CoNi(C)复合板材的磨损体积减幅不明显，在3～5N以及7～9N条件下，磨损体积急剧减小。由(b)可看出，加入ATP-CoNi(H)时，麦秸秆复合板材的抗磨性能较未添加改性凹凸棒的复合板材，磨损体积减少了25.2-49.3％。
7、对对比例1、实施例1和实施例2中得到的麦秸秆复合板材在不同条件下的磨痕进行分析，所得结果见图18。其中a为对比例1中未添加改性凹凸棒的麦秸秆复合板材，由a可知，未添加改性凹凸棒的麦秸秆无胶复合板材的摩擦界面损伤严重，层次感强，出现了沿摩擦方向深而宽、连续不断的犁沟和划痕，复合板材表面被完全破坏，属于典型的粘着磨损。b为实施例1中添加质量分数为10％的ATP-KH570的复合板材，由b可知，其摩擦界面损伤佷轻，摩擦方向上的犁沟和划痕较轻，且其边缘相对清晰，材料塑性变形极少，表明试验过程以磨粒磨损为主。c为实施例2中添加质量分数为5％的ATP-KH570的复合板材，由c可知，其磨损表面相对平整，复合板材表面被一层光滑致密自修复摩擦膜覆盖，划痕浅而窄且边缘模糊，表面层次感弱，偶尔出现摩擦膜包覆的基体凸起和凹坑，未见疲劳剥落，为滚动摩擦的特征。由此可知，硅烷偶联剂改性凹凸棒的添入，使得麦秸秆无胶复合板材的耐磨性能得到了提高。
8、对对比例1、实施例3和实施例4的麦秸秆复合板材的磨痕进行分析，所得结果见图19，其中，a为对比例1中未添加改性凹凸棒的麦秸秆无胶复合板材，由a可知，其摩擦界面损伤严重，磨痕表面有明显的撕裂和层离痕迹，产生了严重的塑性变形。b为实施例3中添加质量分数为8％的ATP-CoNi(C)的复合板材，由b可知，其磨痕表面塑性变形现象减缓，存在平行滑动方向的犁沟形貌。c为实施例4中添加质量分数为5％的ATP-CoNi(H)的复合板材，由c可知，其磨痕变浅，摩擦平面平整，磨痕以平行滑动方向的犁沟形貌为主。由此可知，镍钴化合物对凹凸棒进行改性，有助于减小晶粒尺寸，提高无胶复合板材的致密性，降低摩擦表面的粗糙度，减少毛刺与针孔等缺陷，使摩擦变得表面更加平整，从而提高复合板材的抗塑性流变能力，减少粘着现象，进而降低复合板材的摩擦系数，提高其耐磨性能。
9、对实施例5～10中不同添加量、不同载荷下二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的摩擦系数进行分析，所得结果见图20，由图20可以看出：随着复合板材原料中ATP-MoS2含量的增大，平均摩擦系数整体呈现先下降后上升的变化趋势，未添加改性凹凸棒的复合板材，在较低载荷(1N)的摩擦系数为0.36，但随着载荷的升高，平均摩擦系数急剧增大，说明适当含量的ATP-MoS2可以显著提高无胶复合板材的耐磨性。当ATP-MoS2在原料中的质量分数为2-8％时，该复合板材的减摩、耐磨效果较好；当ATP-MoS2在原料中的质量分数升高至13％时，平均摩擦系数整体又呈现增大趋势。由此可以看出，摩擦系数值并不总能确定出最佳的ATP-MoS2添加量，而是只能确定出一个较优的ATP-MoS2添加量范围，即二硫化钼改性凹凸棒在原料中的质量分数为8％左右时，复合板材的耐磨效果最佳。
10、对对比例1的麦秸秆板材和实施例7制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的摩擦系数进行分析，所得结果见图21，其中(A)为对比例1，(B)为实施例7。由(A)可以看出((a)～(e)分别代表不同载荷)，未添加改性凹凸棒的麦秸秆复合板材的摩擦因数波动幅度较大，且随载荷的增加而急剧变大，尤其是当载荷为3N、5N、7N时，可以看出摩擦系数发生了突变，然后分别在100s、300s、700s后趋于平稳。由(B)可以看出((a)～(e)分别代表不同载荷)，当ATP-MoS2在原料中的质量分数为8％时，麦秸秆无胶复合板材的摩擦系数相对较小且稳定，维持在0.51-0.58之间，且随着载荷的增大而呈现增大的趋势，这是因为添加了ATP-MoS2的无胶复合板材表面经过短时间的磨损后，ATP-MoS2有规律地分布在摩擦表层，从而有效降低了摩擦因数。
11、对实施例5～10制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材在不同添加量、不同载荷下的磨损体积进行分析，所得结果见图22。由图22可以看出，ATP-MoS2的填充显著提高了复合板材的耐磨性，随着ATP-MoS2添加量的增大，复合板材的磨损体积率呈现先减小后增大的趋势。该现象表明，二硫化钼的S-Mo-S特殊的原子层结构导致了其在受外力时，分子层易断裂形成滑移面，起到减小磨损的作用，从而提高了复合板材的耐磨性。然而当ATP-MoS2添加量过多时，易导致其在复合板材中分散不均匀，发生堆积现象，在受磨损的情况下容易脱落，从而影响到该复合板材的耐磨性。当加入二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2质量分数为8％时，抗磨性能最优；麦秸秆复合板材在1-5N条件下，磨损体积减少了12.4-47.2％；在7-9N条件下，减少了36.3-37.4％；在中等载荷5N时，磨损体积更是减少了58.9％。这是由于MoS2充斥凹凸棒分子链间隙作为刚性支撑点，均匀传递载荷，使得复合板材整体抵抗外界压入的能力增强，但这种抵抗变形的能力随载荷的增加而削弱，当载荷增大到一定范围，复合板材表面就会在较短时间内被磨得凹凸不平，影响摩擦性能。
12、对对比例1的麦秸秆板材和实施例7制备的二硫化钼改性凹凸棒-麦秸秆复合板材的磨痕进行分析，所得结果见图23，其中，a为对比例1，b为实施例7；由a可知，未添加改性凹凸棒的麦秸秆无胶复合板材的摩擦界面损伤严重，磨痕表面有明显的撕裂、层离痕迹。由b可知，由于二硫化钼改性凹凸棒ATP-MoS2的加入，形成较小晶粒尺寸以及较薄的二维结构，更容易在无胶复合板材摩擦界面铺展，优先承载负荷，均匀传递载荷，使得麦秸秆无胶复合板材整体抵抗外界压入的能力得到增强，并在整个磨痕表面形成了均匀致密的润滑膜，显著提高了复合板材摩擦表面的耐磨性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐磨麦秸秆复合板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将麦秸秆粉与碱液混合，进行碱处理，得到活化麦秸秆；
将所述活化麦秸秆、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂混合，进行酰化反应，得到酰化改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、氯乙酸、水和碱混合，进行酯化反应，得到双改性麦秸秆；
将所述酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆、改性凹凸棒和引发剂混合，进行热压，得到耐磨麦秸秆复合板材；
所述改性凹凸棒包括硅烷偶联剂改性凹凸棒、镍钴化合物改性凹凸棒或二硫化钼改性凹凸棒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱液包括氢氧化钠水溶液；所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为1～3％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机弱碱包括三乙胺、二甲胺或吡啶；所述麦秸秆粉、有机弱碱、丙烯酰氯和有机溶剂的用量比为1g:(1～3)mL:(0.5～1.5)mL:(15～35)mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酰化反应在氮气保护条件下进行，所述酰化反应的过程包括在0℃反应1～2h，然后在35～45℃反应4～6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱包括氢氧化钠或氢氧化钾；所述酰化改性麦秸秆、碱和氯乙酸的质量比为1:(0.1～0.3):(0.3～0.5)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为75～85℃，时间为8～12h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆的质量比为1:(0.5～1.5)；所述改性凹凸棒占酰化改性麦秸秆、双改性麦秸秆和改性凹凸棒总质量的质量分数为2～15％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括过氧化氢，所述引发剂与酰化改性麦秸秆和双改性麦秸秆总质量的用量比为1mL:(2～3)g；所述热压的温度为90～110℃，时间为16～20h，压力为130～150kg/cm2。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的耐磨麦秸秆复合板材。
CN202110702547.6A 2021-06-24 2021-06-24 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法 Active CN113429584B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110702547.6A CN113429584B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110702547.6A CN113429584B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113429584A CN113429584A (zh) 2021-09-24
CN113429584B true CN113429584B (zh) 2022-07-05

Family

ID=77753866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110702547.6A Active CN113429584B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113429584B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114804716B (zh) * 2022-05-20 2023-07-25 西北民族大学 一种改性黏土及其制备方法和应用、无胶纤维板材

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0852235A2 (en) * 1997-01-03 1998-07-08 Chemstar Products Company High temperature stable modified starch polymers and well drilling fluids employing same
CN106084565A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 安徽国风木塑科技有限公司 一种高强度防腐耐磨复合纤维木塑复合材料及其制备方法
CA2996517A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Dow Agrosciences Llc Molecules having pesticidal utility, and intermediates, compositions, and processes, related thereto
CN108372570A (zh) * 2018-03-28 2018-08-07 许水仙 一种耐火防潮麦秸板的制备方法
CN108559048A (zh) * 2018-04-19 2018-09-21 山东师范大学 一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料及其制备方法
CN110804265A (zh) * 2019-12-11 2020-02-18 安徽冠泓塑业有限公司 一种麦秸秆与聚氯乙烯基木塑复合材料制备方法
CN112048919A (zh) * 2020-09-03 2020-12-08 郭旭阳 一种保暖涂层面料的制备工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1308434B1 (en) * 2001-11-01 2006-03-15 Nippon Shokubai Co., Ltd. (Meth)acryloyl group-containing compound and method for producing the same
CN108865227B (zh) * 2018-07-20 2020-10-23 武汉工程大学 一种壳聚糖类梳形聚合物原油破乳剂及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0852235A2 (en) * 1997-01-03 1998-07-08 Chemstar Products Company High temperature stable modified starch polymers and well drilling fluids employing same
CA2996517A1 (en) * 2015-09-04 2017-03-09 Dow Agrosciences Llc Molecules having pesticidal utility, and intermediates, compositions, and processes, related thereto
CN106084565A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 安徽国风木塑科技有限公司 一种高强度防腐耐磨复合纤维木塑复合材料及其制备方法
CN108372570A (zh) * 2018-03-28 2018-08-07 许水仙 一种耐火防潮麦秸板的制备方法
CN108559048A (zh) * 2018-04-19 2018-09-21 山东师范大学 一种pH值敏感性可生物降解聚氨酯脲材料及其制备方法
CN110804265A (zh) * 2019-12-11 2020-02-18 安徽冠泓塑业有限公司 一种麦秸秆与聚氯乙烯基木塑复合材料制备方法
CN112048919A (zh) * 2020-09-03 2020-12-08 郭旭阳 一种保暖涂层面料的制备工艺

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Synthesis and characterization of acrylate cellulose;Mo YaLi 等;《Chemistry and Industry of Forest Products》;20131231;第33卷(第03期);第73-77页 *
凹凸棒改性麦秸秆无胶耐磨复合板材的制备及性能研究;孙希阳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》;20210815(第08期);第B020-123页 *
凹凸棒石表面改性及其在高分子复合材料中的应用;彭英春;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技I辑》;20070215(第02期);第B020-18页 *
纳米材料增强聚氨酯弹性体的研究进展;龚冰 等;《特种橡胶制品》;20150430;第36卷(第02期);第69-77页 *
羧甲基纤维素钠/改性凹凸棒石复合材料的结构与性能研究;周红艳 等;《化工新型材料》;20160131;第44卷(第01期);第124-126页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113429584A (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107265494B (zh) 一种改性纳米氧化锌
Liu et al. Chemical modification of soy protein for wood adhesives
CN113429584B (zh) 一种耐磨麦秸秆复合板材及其制备方法
CN109825252B (zh) 核壳结构Fe3O4@C@MoS2复合材料的制备及其应用
CN109878161A (zh) 一种除甲醛装饰板及其制备方法
CN114456447B (zh) 一种不会干的儿童彩泥制备方法和应用
CN114855442A (zh) 一种电磁屏蔽用MXene基导电自清洁复合织物及其制备方法
CN103602090B (zh) 一种秸杆与热固性树脂复合物的制备方法
KR20080093625A (ko) 나노 다이아몬드 입자를 이용한 수지 코팅 방법
CN113201112B (zh) 一种以木质素作为扩链剂的水性聚氨酯及其制备方法和用途
CN115350687B (zh) 一种凹凸棒复合材料及其制备方法和应用
CN109971257A (zh) 一种纳米石墨烯导电油墨及其制备方法
CN111171276B (zh) 一种改性石墨烯水性聚脲树脂及其制备方法和应用
CN108676175A (zh) 形貌可调的核壳型Mn/Fe类普鲁士蓝材料的一步合成法
CN115572512A (zh) 高耐磨塑胶球场用水性面漆及其制备方法
CN115042488A (zh) 一种超薄背板及其制备方法
CN111234169A (zh) 一种表面疏水/超疏水性可控的智能材料及其制备方法
Lei et al. Study on the bonding performance and mildew resistance of soy protein-based adhesives enhanced by hydroxymethyl l-tyrosine cross-linker
CN103319749A (zh) 一种复合吸波材料及其制备方法
CN105776188B (zh) 一种用于液相剥离法制备石墨烯的剥离剂及其应用
CN103936014B (zh) 一种白炭黑的制备方法
CN112521530B (zh) 一种利用全光谱的复合无机光引发剂及其制备方法与应用
CN110615457B (zh) 一种以几丁质为晶型控制剂制备纳米碳酸钙的方法
Li et al. Study on adhesive properties of soybean meal-based adhesives modified by ultrasonic-chemical treatment
CN113801511A (zh) 一种环保涂料添加剂的制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant