CN118003427A - 一种高强度轻质环保纤维复合板材及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度轻质环保纤维复合板材及其生产方法，属于复合板材技术领域，用于解决现有技术中的纤维板材防火性能不佳、未对具有强吸湿性能的纤维板进行防水处理的技术问题；本发明制备的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：“三剩物”木材原料经过前工艺处理，得到纤维原料；后将纤维原料浸渍在十二烷基三甲基硅氧烷、多巴胺和异佛尔酮二异氰酸酯的乙醇溶液中，制备得到超疏水改性纤维；将一定粒径的硅藻土粉末、耐火氧化物空心玻璃微珠、粗骨料和细骨料混合，制备得到轻质无机耐火材料混合物；后制备得到一定复合结构的高强度轻质环保纤维复合板材。

Description

一种高强度轻质环保纤维复合板材及其生产方法

技术领域

本发明涉及复合板材技术领域，具体为一种高强度轻质环保纤维复合板材及其生产方法。

背景技术

纤维板是以木材纤维或者其他植物纤维为原料，施加树脂或者不施加树脂，经过加热或者同时加压而制成的一种板材，生产纤维板使用的木材原料主要是“三剩物”，即采伐剩余物(枝丫、树梢、树根等)、造材剩余物(造材截头、枝条等)和加工剩余物(板皮、板条、边角余料等)作为木质纤维基材料的纤维板能够有效地利用木质资源剩余物，提高木质资源的利用率；

但是随着科学技术的快速发展，人们对材料的性能和功能要求越来越高，以纤维板材为基材，制备得到具有轻质、高强、耐火和疏水性能的复合板材，从而将复合板材应用于更多场景、领域，满足人们更多的不同需求，具有重要的现实价值。

发明专利CN113265158B公开了一种环保阻燃高强纤维复合板的制备方法，上述现有技术预先利用褶皱层状物、碳质材料、胺化羧基剂壳聚糖改性的二氧化硅和邻苯二酸酐改性聚氨酯薄膜，固化后作为改性环氧树脂，后将改性环氧树脂与预处理木质纤维混合，再与氧化钙，醋酸铵等原料混合，得到混合料，将混合料经过多次热压，制备得到环保阻燃高强纤维复合板；

上述的发明是通过掺入的各类组分之间的相互作用力，进而提高制备复合板的强度和阻燃性能，但是相较于单独设置防火层的做法，掺杂防火材料制备板材的防火性能略有不足；此外，木材纤维作为一种亲水性材料，其制成的纤维板具有很强的吸湿性能和吸水性能，纤维板在吸收水分后，强度下降、传热和导电性能增加且易腐蚀，从而影响产品的使用性能和寿命，所以，还需对上述纤维板进行疏水处理；

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度轻质环保纤维复合板材及其生产方法，用于解决现有技术中未对具有强湿性的纤维基板进行疏水处理，导致制备的复合纤维板吸收水分后使用性能不佳的弊端；此外，纤维板的强度、防火性能均需做进一步提升的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片：将“三剩物”木材原料堆垛贮存1—2个月，木材原料堆积高度为20—30m、堆垛间距保持在1—3m，堆垛过程中，木材原料的含水量为10％—15％wt，后对木材原料进行切削、磁选、水洗、去皮，得到制作纤维板的木片；

S2、制备纤维原料：木片采用热磨工艺分离得到单体纤维，后将单体纤维进行加压蒸煮软化、磨碎至100-200目、后烘干，制备得到纤维原料；

S3、制备超疏水改性纤维：将十二烷基三甲基硅氧烷、聚多巴胺和异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于乙醇中，得到混合溶液；将纤维原料浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维；

S4、制备高强度轻质环保纤维复合板材：将超疏水改性纤维、丙烯酸乳液、抗结块改良剂和固化剂混合均匀、模压成型，制备得到纤维基板；

S5、纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；在第一胶黏层上均匀涂敷改性无机耐火材料混合物，得到无机金属层；在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖纤维基板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；

S6、复合板材热压、硫化、散置冷却，得到高强度轻质环保纤维复合板材。

进一步地，步骤S2中，所述热磨工艺中，磨浆机的向心力为100—150N、纤维分离时间为10—20min、磨浆时间为60min；所述加压蒸煮软化工艺中，蒸煮温度为150-160℃、蒸煮时间为2—3h。

本发明中，首先收集“三剩物”原料，对其进行堆垛贮存；在原料贮存过程中，原料自然干燥、均衡含水率且减少树脂果胶的含量，为生产纤维板提供的小径材、枝丫材、加工剩余物等原料中，往往会混杂污泥、泥沙等杂质，因此需进行削片、筛选、粉碎、磁选、脱水、去皮等一系列工艺，制备得到适于制作纤维板的木片。

进一步地，步骤S3中，所述十二烷基三甲基硅氧烷、多巴胺、异佛尔酮二异氰酸酯和无水乙醇的用量比为30mL:15—30g:22mL:500mL。

有机硅化物是常见的低表面能化合物，本身具有优异的耐氧化、耐辐照、耐候和疏水等性能，作为疏水表面涂层具有显著优势，本发明选取的十二烷基三甲基硅氧烷具有长烷烃侧链，涂敷在纤维表面，能赋予纤维表面较好的疏水性，此外硅氧基可以和纤维原料、改性无机耐火材料混合物表面的氢氧键结合、脱水，从而提高材料整体的强度和力学性能。

异佛尔酮二异氰酸酯含有活泼的-NCO基团，不仅能够和改性无机耐火材料混合物、纤维原料的-OH键反应，异佛尔酮二异氰酸酯也能够和聚多巴胺表面的氨基、邻苯二酚基发生聚合反应，而聚多巴胺的加入则进一步增强了制备的超疏水改性纤维和环氧树脂胶黏剂的胶粘性能；此外，多巴胺、异佛尔酮二异氰酸酯和纤维原料的吸附络合，则使得纤维基板在不添加固化剂、胶黏剂的前提下，实现纤维基板的整体成型。

进一步地，步骤S5中，轻质无机耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

A1、将硅藻土研磨至粒径为10—20mm，得到硅藻土粉末；

A2、对直径为5mm的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选，得到耐火氧化物空心玻璃微珠；

A3、采用微型球磨机对不定形耐火骨料进行球磨，分别得到粒径为5—10mm的粗骨料和粒径为0.01—5mm的细骨料；

A4、将硅藻土粉末、耐火氧化物空心玻璃微珠、粗骨料和细骨料按照质量比1:1:0.5:0.5混合，得到无机耐火材料混合物，将无机耐火材料混合物和有机结合剂按照质量比10:1混合，得到轻质无机耐火材料。

本发明制备的轻质无机耐火材料包括硅藻土、耐火氧化物空心球和不定形耐火骨料，硅藻土是一种多孔性隔热材料，其孔径范围介于十几纳米至几百纳米之间，可以作为中高温绝热材料的原料，在500-800℃下，水分全部被蒸发，内部形成无数孔隙，硅藻土的气孔非常细小，对热有良好的屏蔽作用；耐火氧化物空心球包括氧化铝、氧化镁、莫来石、铝尖晶石等材料形成的空心球状颗粒隔热材料，其球径为5mm左右，根据耐火氧化物空心球的直径，再复配不定形耐火骨料，从而达到无机耐火材料的复配，得到无机耐火材料混合物最佳堆积密度，从而获得最佳的耐火性能；其中，根据空心球状颗粒隔热材料的球径大小，复配尺寸为5—10mm的粗骨料和尺寸为0.01—5mm的细骨料，粗骨料在无机耐火材料中充当骨架作用，细骨料起到填充孔隙的作用，此外空心玻璃微珠和不定形耐火骨料的原料选取来源广泛，材料易得，利用羧甲基纤维素、糊精作为有机结合剂，能够提高制备的无机金属层和胶黏剂之间的界面结合力。

进一步地，所述耐火氧化物空心玻璃微珠包括氧化铝、氧化镁、莫来石、铝尖晶石材料形成的空心玻璃微珠中的任意一种及其组合物；所述粗骨料和细骨料的原料为铝硅土熟料、莫来石、刚玉、碳化硅和氮化硅中的任意一种及其组合物。

进一步地，所述无机金属层的涂敷厚度为0.2—0.5mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.2—0.5mm。

进一步地，所述热压工艺中，热压压力为1MPa、热压温度为90-130℃、热压时间为0.5—2min/mm；所述硫化工艺中，硫化时间为5—10min、硫化的温度为45-65℃、硫化压力为1-2MPa；所述散置冷却工艺具体为：将高强度轻质环保纤维复合板材置于处理室内进行调湿处理；其中，处理室的温度为70-80℃、处理室的相对湿度为75％—90％，处理结束后，板材的含水率为7％—8％。

纤维板在热压过程中，通过加热和加压的方法，将成型的纤维板坯压制成所需厚度、密度和物理学性能的纤维板，热压过程是一个复杂的物理和化学变化过程，包括压实板坯使纤维之间紧密接触，升高温度使纤维板坯内部水分气化、胶黏剂固化。

本发明具备下述有益效果：

1、本发明是采用林木“三剩物”作为原材料，经过一系列前工艺制备得到适于作为纤维基板的纤维原材料，后将纤维原材料浸渍在由十二烷基三甲基硅氧烷、多巴胺和异佛尔酮二异氰酸酯组成的混合溶液，制备得到超疏水改性纤维；其中，十二烷基三甲基硅氧烷提高改性纤维的疏水性能，聚多巴胺和异佛尔酮二异氰酸酯利用自身活泼的官能团，提高防水涂料和纤维原料、纤维原料和环氧树脂胶黏剂的结合力。

2、本发明设计的复合板材结构中，以细粉硅藻土、耐火氧化物空心玻璃微珠、粗骨料和细骨料复配，经有机结合剂改性，得到轻质无机耐材料，并通过对各无机耐火材料组分粒径的精确控制，从而实现最佳堆积密度，进而获得最佳耐火性能。

3、本发明是通过设计第一基板－第一胶黏层-无机金属层-第二胶黏层-第二基板的复合基板结构，后经一系列后工艺处理，制备得到兼具高强、轻质、疏水和耐火性能的复合纤维板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

实施例1

本实施例提供一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片

将“三剩物”木材原料堆垛贮存2个月，木材原料堆积高度为20m，堆垛间距保持在1m，在堆垛过程中，木材原料的含水量控制为10％wt，后采用鼓式削片机对木材原料进行切削，得到规格为25mm×20mm×3mm的木片，将尺寸超过规定的木片再碎，再碎后的木经筛选后不符合工艺要求的细小碎片，作为燃料烧掉，将切削后的木片经过磁选器，以探测和清除夹杂在木片中的金属物，后将木片通过螺旋脱水式水洗机进行水洗，经气挤压法处理工艺去皮，得到木片。

S2、制备纤维原料

木片采用热磨法从木片中分离得到单体纤维，磨浆机的向心力为100N、纤维分离时间为20min、磨浆时间为60min，后将单体纤维加压蒸煮软化、磨碎、以80℃真空烘干60min，得到纤维原料，蒸煮温度为160℃、蒸煮时间为2.2h。

S3、制备超疏水改性纤维

将30mL的十二烷基三甲基硅氧烷、15mL的多巴胺、22mL的异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于500mL的乙醇中，得到混合溶液，将纤维原料充分浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维。

S4、制备轻质无机耐火材料混合物

1)将硅藻土研磨至粒径为10mm，得到硅藻土粉末；

2)对粒径为5mm左右的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选：将100g氧化铝空心玻璃微珠放入烧杯中，加入500mL的去离子水，后将其置于磁力搅拌器上以100r/min混合搅拌33min，后静置2h；取漂浮在水面上的空心玻璃微珠，后在真空环境下以105℃干燥12h，得到拥有完整粒径的空心玻璃微珠；

3)制备不定形耐火骨料，以铝硅土熟料、莫来石、刚玉和碳化硅作为原料，采用微型球磨机进行球磨，分别得到粒径为5—10mm的粗骨料和粒径为0.01—5mm的细骨料。

4)将100mg的硅藻土粉末、100mg的氧化铝空心玻璃微珠、50mg的粗骨料和50mg的细骨料混合搅拌均匀，得到无机耐火材料混合物，将无机耐火材料混合物和30g的糊精以100r/min混合搅拌均匀，制备得到轻质无机耐火材料。

S5、制备高强度轻质环保纤维复合板材

将超疏水改性纤维平铺在250mm×250mm的成型模具中，后将其在1.0MPa下预压，后在190℃下热压10min，在室温下放置24h，制备得到纤维基板；纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；后在第一胶黏层上均匀涂敷无机耐火材料混合物，得到无机金属层；后在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖木质纤维板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；其中，无机金属层的涂敷厚度为0.2mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.2mm。

将复合板材放入热压机中热压；其中，热压压力为1MPa、热压温度为90℃、热压时间为1.5min/mm，将热压后的复合板材放入平板硫化机中进行二次定型，得到高强度轻质环保纤维复合板材，硫化时间为5min、硫化的温度为45℃、硫化压力为1MPa。

S6、纤维板后处理工艺

纤维板完成热压工序后，采用散置冷却方式，使得板材芯材内部温度降至60℃，得到冷却处理后的纤维板，将冷却处理后的纤维板置于处理室内进行调湿处理；其中，放置时间为5h；处理室的温度为70℃、处理室的相对湿度为75％；处理结束后，纤维板材的含水率为7％，从而制备得到一种高强度轻质环保纤维复合板材。

实施例2

本实施例提供一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片

将“三剩物”木材原料堆垛贮存2个月，木材原料堆积高度为23m，堆垛间距保持在1.5m，在堆垛过程中，木材原料的含水量控制为12％wt，后采用鼓式削片机对木材原料进行切削，得到规格为25mm×20mm×3mm的木片，将尺寸超过规定的木片再碎，再碎后的木经筛选后不符合工艺要求的细小碎片，作为燃料烧掉，将切削后的木片经过磁选器，以探测和清除夹杂在木片中的金属物，后将木片通过螺旋脱水式水洗机进行水洗，经气挤压法处理工艺去皮，得到木片。

S2、制备纤维原料

木片采用热磨法从木片中分离得到单体纤维；其中，磨浆机的向心力为100N、纤维分离时间为22min、磨浆时间为63min，后将单体纤维加压蒸煮软化、磨碎、以80℃真空烘干61min，得到纤维原料；其中，蒸煮温度为160℃、蒸煮时间为2h。

S3、制备超疏水改性纤维，将30mL的十二烷基三甲基硅氧烷、17mL的多巴胺、22mL的异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于500mL的乙醇中，得到混合溶液，将纤维原料充分浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维。

S4、制备轻质无机耐火材料混合物

1)将硅藻土研磨至粒径为10mm，得到硅藻土粉末；

2)对粒径为5mm左右的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选：将100g的氧化镁空心玻璃微珠放入烧杯中，加入500mL的去离子水，后将其置于磁力搅拌器上以100r/min混合搅拌35min，后静置2h；取漂浮在水面上的空心玻璃微珠，后在真空环境下以101℃干燥12h，得到拥有完整粒径的空心玻璃微珠。其中，空心玻璃微珠的原材料为氧化铝材质。

3)制备不定形耐火骨料

以铝硅土熟料、莫来石、刚玉和碳化硅作为原料，采用微型球磨机进行球磨，分别得到粒径为5—10mm的粗骨料和粒径为0.01—5mm的细骨料。

4)将100mg的硅藻土粉末、100mg的氧化镁空心玻璃微珠、50mg的粗骨料和50mg的细骨料混合搅拌均匀，得到无机耐火材料混合物；将无机耐火材料混合物和30g的甲基纤维素以100r/min混合搅拌均匀，制备得到轻质无机耐火材料。

S5、制备高强度轻质环保纤维复合板材

将超疏水改性纤维平铺在250mm×250mm的成型模具中，后将其在1.0MPa下预压，后在180℃下热压10min，在室温下放置24h，制备得纤维基板；在纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；后在第一胶黏层上均匀涂敷无机耐火材料混合物，得到无机金属层；后在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖木质纤维板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；其中，无机金属层的涂敷厚度为0.3mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.3mm。

将复合板材放入热压机中热压；其中，热压压力为1MPa、热压温度为90℃、热压时间为1.5min/mm，将热压后的复合板材放入平板硫化机中进行二次定型，得到高强度轻质环保纤维复合板材，硫化时间为5min、硫化的温度为45℃、硫化压力为1MPa。

S6、纤维板后处理工艺

纤维板完成热压工序后，采用散置冷却方式，使得板材芯材内部温度降至60℃，得到冷却处理后的纤维板，将冷却处理后的纤维板置于处理室内进行调湿处理；其中，放置时间为5h；处理室的温度为70℃、处理室的相对湿度为75％；处理结束后，纤维板材的含水率为7％，从而制备得到一种高强度轻质环保纤维复合板材。

实施例3

本实施例提供一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片

将“三剩物”木材原料堆垛贮存1个月，木材原料堆积高度为25m，堆垛间距保持在2m，在堆垛过程中，木材原料的含水量控制为13％wt，后采用鼓式削片机对木材原料进行切削，得到规格为30mm×20mm×4mm的木片，将尺寸超过规定的木片再碎，再碎后的木经筛选后不符合工艺要求的细小碎片，作为燃料烧掉，将切削后的木片经过磁选器，以探测和清除夹杂在木片中的金属物，后将木片通过螺旋脱水式水洗机进行水洗，经气挤压法处理工艺去皮，得到木片。

S2、制备纤维原料

木片采用热磨法从木片中分离得到单体纤维，磨浆机的向心力为130N、纤维分离时间为16min、磨浆时间为60min，后将单体纤维加压蒸煮软化、磨碎、以80℃真空烘干60min，得到纤维原料，蒸煮温度为156℃、蒸煮时间为2.6h。

S3、制备超疏水改性纤维

将30mL的十二烷基三甲基硅氧烷、25mL的多巴胺、22mL的异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于500mL的乙醇中，得到混合溶液，将纤维原料充分浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维。

S4、制备轻质无机耐火材料混合物

1)将硅藻土研磨至粒径为16mm，得到硅藻土粉末；

2)对粒径为5mm左右的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选：将100g的莫来石空心玻璃微珠放入烧杯中，加入500mL的去离子水，后将其置于磁力搅拌器上以105r/min混合搅拌35min，后静置2h；取漂浮在水面上的空心玻璃微珠，后在真空环境下以100℃干燥12h，得到拥有完整粒径的空心玻璃微珠。其中，空心玻璃微珠的原材料为氧化铝材质。

3)制备不定形耐火骨料：以铝硅土熟料、莫来石、刚玉和碳化硅作为原料，采用微型球磨机进行球磨，分别得到粒径为8mm的粗骨料和粒径为3mm的细骨料。

4)将100mg的硅藻土粉末、100mg的莫来石空心玻璃微珠、50mg的粗骨料和50mg的细骨料混合搅拌均匀，得到无机耐火材料混合物；将无机耐火材料混合物和30g的淀粉以110r/min混合搅拌均匀，制备得到轻质无机耐火材料。

S5、制备高强度轻质环保纤维复合板材

将超疏水改性纤维平铺在成型模具中，后将其在1.0MPa下预压，后在185℃下热压10min，在室温下放置24h，制备得到纤维基板；纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；后在第一胶黏层上均匀涂敷无机耐火材料混合物，得到无机金属层；后在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖木质纤维板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；其中，无机金属层的涂敷厚度为0.4mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.4mm；

将复合板材放入热压机中热压；其中，热压压力为1MPa、热压温度为110℃、热压时间为1.5min/mm，将热压后的复合板材放入平板硫化机中进行二次定型，得到高强度轻质环保纤维复合板材，硫化时间为8min、硫化的温度为60℃、硫化压力为1.5MPa。

S6、纤维板后处理工艺

纤维板完成热压工序后，采用散置冷却方式，使得板材芯材内部温度降至65℃，得到冷却处理后的纤维板，将冷却处理后的纤维板置于处理室内进行调湿处理；其中，放置时间为5.6h；处理室的温度为74℃、处理室的相对湿度为80％；处理结束后，纤维板材的含水率为7.5％，从而制备得到一种高强度轻质环保纤维复合板材。

实施例4

本实施例提供一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片

将“三剩物”木材原料堆垛贮存2个月，木材原料堆积高度为30m，堆垛间距保持在3m，在堆垛过程中，木材原料的含水量控制为15％wt，后采用鼓式削片机对木材原料进行切削，得到规格为35mm×25mm×5mm的木片，将尺寸超过规定的木片再碎，再碎后的木经筛选后不符合工艺要求的细小碎片，作为燃料烧掉，将切削后的木片经过磁选器，以探测和清除夹杂在木片中的金属物，后将木片通过螺旋脱水式水洗机进行水洗，经气挤压法处理工艺去皮，得到木片。

S2、制备纤维原料

木片采用热磨法从木片中分离得到单体纤维，磨浆机的向心力为150N、纤维分离时间为20min、磨浆时间为60min，后将单体纤维加压蒸煮软化、磨碎、以80℃真空烘干60min，得到纤维原料，蒸煮温度为160℃、蒸煮时间为3h。

S3、制备超疏水改性纤维，将30mL的十二烷基三甲基硅氧烷、30mL的多巴胺、22mL的异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于500mL的乙醇中，得到混合溶液，将纤维原料充分浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维。

S4、制备轻质无机耐火材料混合物

1)将硅藻土研磨至粒径为20mm，得到硅藻土粉末；

2)对粒径为5mm左右的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选：将100g的铝尖晶石空心玻璃微珠放入烧杯中，加入500mL的去离子水，后将其置于磁力搅拌器上以100r/min混合搅拌30min，后静置2h；取漂浮在水面上的空心玻璃微珠，后在真空环境下以100℃干燥12h，得到拥有完整粒径的空心玻璃微珠，空心玻璃微珠的原材料为氧化铝材质。

3)制备不定形耐火骨料，以铝硅土熟料、莫来石、刚玉和碳化硅作为原料，采用微型球磨机进行球磨，分别得到粒径为10mm的粗骨料和粒径为5mm的细骨料。

4)将100mg的硅藻土粉末、100mg的耐火氧化物空心玻璃微珠、50mg的粗骨料和50mg的细骨料混合搅拌均匀，得到无机耐火材料混合物；将无机耐火材料混合物和30g的有机结合剂以100r/min混合搅拌均匀，制备得到轻质无机耐火材料。

S5、制备高强度轻质环保纤维复合板材：

将超疏水改性纤维平铺在成型模具中，后将其在1.0MPa下预压，后在185℃下热压10min，在室温下放置24h，制备得纤维基板；纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；后在第一胶黏层上均匀涂敷无机耐火材料混合物，得到无机金属层；后在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖木质纤维板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；其中，无机金属层的涂敷厚度为0.5mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.5mm。

将复合板材放入热压机中热压；其中，热压压力为1MPa、热压温度为130℃、热压时间为2min/mm；将热压后的复合板材放入平板硫化机中进行二次定型，得到高强度轻质环保纤维复合板材。其中，硫化时间为10min、硫化的温度为65℃、硫化压力为2MPa。

S6、纤维板后处理工艺

纤维板完成热压工序后，采用散置冷却方式，使得板材芯材内部温度降至70℃，得到冷却处理后的纤维板，将冷却处理后的纤维板置于处理室内进行调湿处理；其中，放置时间为6h；处理室的温度为80℃、处理室的相对湿度为90％；处理结束后，纤维板材的含水率为8％，从而制备得到一种高强度轻质环保纤维复合板材。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S3中制备混合溶液时，未添加聚多巴胺。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，步骤S4中，制备轻质无机耐火材料混合物时，制备的不定形耐火骨料的粒径均为5—10mm的粗骨料。

性能测试：

将实施例1-4和对比例1-2制备的高强度轻质环保纤维复合板材切割成标准样条后，依据GB/T17657-2013对制备的复合板材的静曲强度、弹性模量进行检测，依据GB/T2406.2-2009对其制备的复合板材进行极限氧指数测试，具体测试结果见下表：

表一

数据分析：对实施例1-4和对比例1-2的复合板材监测数据进行分析比较，实施例1-4制备的复合板材均具有较高的静曲强度、弹性模量数值，且自身的阻燃性能较好，即极限氧指数数据较大，由于对比例1中制备混合溶液，未添加聚多巴胺，使得制备的超疏水改性纤维与环氧树脂、无机金属层的黏结性能不强，表现为静曲强度和弹性模量数值均有所下降；对比例2中制备轻质无机耐火材料时，由于没有不同粒径无机耐火材料的层叠，从而使其极限氧指数数值有所下降。甚至其自身的静曲强度和弹性模量数值均有所下降。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”“示例”“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、木材原料堆垛贮存、制备木片：将“三剩物”木材原料堆垛贮存1—2个月，木材原料堆积高度为20—30m、堆垛间距保持在1—3m，堆垛过程中，木材原料的含水量为10％—15％wt；后对木材原料进行切削、磁选、水洗、去皮，得到木片；

S2、制备纤维原料：木片采用热磨工艺分离得到单体纤维，后将单体纤维进行加压蒸煮软化、磨碎至100-200目、后烘干，制备得到纤维原料；

S3、制备超疏水改性纤维：将十二烷基三甲基硅氧烷、多巴胺和异佛尔酮二异氰酸酯混合溶解于乙醇中，得到混合溶液；将纤维原料浸渍在混合溶液中100min，得到超疏水改性纤维；

S4、制备高强度轻质环保纤维复合板材：将超疏水改性纤维平铺在成型模具中，后将其在1.0MPa下预压，后在180-190℃下热压10min，在室温下放置24h，制备得纤维基板；

S5、制备复合基板：纤维基板作为第一基板，在第一基板的一面均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第一胶黏层；在第一胶黏层上均匀涂敷无机耐火材料混合物，得到无机金属层；在无机金属层上均匀涂敷环氧树脂胶黏剂，得到第二胶黏层；在第二胶黏层上覆盖纤维基板为第二基板，形成第一基板—第一胶黏层—无机金属层—第二胶黏层—第二基板的复合板材；

S6、复合板材热压、硫化、散置冷却，得到高强度轻质环保纤维复合板材。

2.根据权利要求1所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤S2中，所述热磨工艺中，磨浆机的向心力为100—150N、纤维分离时间为10—20min、磨浆时间为60min；所述加压蒸煮软化工艺中，蒸煮温度为150-160℃、蒸煮时间为2—3h。

3.根据权利要求1所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤S3中，所述十二烷基三甲基硅氧烷、多巴胺、异佛尔酮二异氰酸酯和无水乙醇的用量比为30mL:15—30g:22mL:500mL。

4.根据权利要求1所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤S5中，轻质无机耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

A1、将硅藻土研磨至粒径为10—20mm，得到硅藻土粉末；

A2、对直径为5mm的耐火氧化物空心玻璃微珠进行浮选，得到耐火氧化物空心玻璃微珠；

A3、采用微型球磨机对不定形耐火骨料进行球磨，分别得到粒径为5—10mm的粗骨料和粒径为0.01—5mm的细骨料；

A4、将硅藻土粉末、耐火氧化物空心玻璃微珠、粗骨料和细骨料按照质量比1:1:0.5:0.5混合，得到无机耐火材料混合物；将无机耐火材料混合物和有机结合剂按照质量比10:1混合，得到轻质无机耐火材料。

5.根据权利要求4所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤A2中，所述耐火氧化物空心玻璃微珠具体为氧化铝、氧化镁、莫来石、铝尖晶石材料所形成的空心玻璃微珠中的任意一种及其组合物；所述粗骨料和细骨料的原料为铝硅土熟料、莫来石、刚玉、碳化硅和氮化硅中的任意一种及其组合物。

6.根据权利要求1所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤S5中，所述无机金属层的涂敷厚度为0.2—0.5mm、第一胶黏层和第二胶黏层的涂敷厚度为0.2—0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种高强度轻质环保纤维复合板材的生产方法，其特征在于，步骤S6中，所述热压工艺中，热压压力为1MPa、热压温度为90-130℃、热压时间为0.5—2min/mm；所述硫化工艺中，硫化时间为5—10min、硫化的温度为45-65℃、硫化压力为1-2MPa；所述散置冷却工艺具体为：将高强度轻质环保纤维复合板材置于处理室内进行调湿处理；其中，处理室的温度为70-80℃、处理室的相对湿度为75％—90％；处理结束后，板材的含水率为7％—8％。