一种抗弯曲木陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗弯曲木陶瓷的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术将木材截断，干燥，粉碎，过筛，得木粉，将木粉，巴氏芽孢杆菌菌液，尿素，水混合发酵，接着滴加硝酸钙溶液和硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，得一次处理木粉；将一次处理木粉与正硅酸乙酯混合浸泡，过滤，干燥，得二次处理木粉；将二次处理木粉，壳聚糖液，低熔点合金，氟化钠溶液和卡波姆搅拌混合，接着加入对苯二甲醛，搅拌混合，注模，模压成型，脱模，真空炭化，充氮高温反应，降温，即得抗弯曲木陶瓷。本发明专利技术提供的抗弯曲木陶瓷具有高的孔隙率和优异的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗弯曲木陶瓷的制备方法
本专利技术公开了一种抗弯曲木陶瓷的制备方法，属于建筑材料

技术介绍
木陶瓷的制造工艺可分为三种：a.木质材料先经树脂浸渍后，炭化得到木陶瓷板材，然后再加工为成品；b.木质材料先经过切削加工成型，再用树脂浸渍，高温烧结，最后再进行磨削加工；c.木材纤维与酚醛树脂混合，硬化成型，然后进行高温烧结，再进行磨削加工。而整个木陶瓷的制造过程中，关键步骤是树脂浸渍及高温烧结木陶瓷。木陶瓷通常是由各种木质材料浸渍热固性树脂或液化木材后经高温真空碳化制成的，既是一种新型的环境友好型材料，又是一种新型的多孔碳材料。据报道，在碳化过程中，热固性树脂转变为玻璃态的硬碳，木粉转变为无定形的软碳，同时形成很多气孔，因此木陶瓷是由玻璃碳、无定形碳和气孔组成的。正是木陶瓷的这种特殊结构决定了木陶瓷具有很多优异的性能，如良好的隔热、耐磨擦磨损、耐腐蚀、阻尼、电学和电磁屏蔽等性能，以及高比表面积、轻质、多孔等特性。木陶瓷的原料来源广泛，如各种果渣、废纸、废弃的农作物和木质材料等。总而言之，木陶瓷性能优异，原料廉价，生产成本低且不污染环境，是一种新型的工程材料和生态材料。酶解木质素（EHL）是从生物质酶解制备功能性多糖、生物天然气、生物乙醇等生物炼制过程的残渣中提取出来的，整个提取过程都是在相对温和的条件下进行，木质素原有的很多功能团，如酚羟基、醇羟基和甲氧基等，都得到较好的保留。因此，酶解木质素相对于传统造纸工业得到的木质素产品具有更好的应用价值。合理利用酶解木质素，不仅能促进自然资源的有效利用，减少污染，而且能为生物炼制工业带来可观的经济利益。但是目前传统的木陶瓷还存在孔隙率低和力学性能不佳的问题，因此还需对其进行研究。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统抗弯曲木陶瓷孔隙率低和力学性能不佳的问题，提供了一种抗弯曲木陶瓷的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）将木材截断，干燥，粉碎，过筛，得木粉；（2）按重量份数计，将30～40份木粉，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份尿素，40～60份水混合发酵，接着滴加木粉质量0.01～0.02倍的硝酸钙溶液和木粉质量0.01～0.02倍的硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥至含水率为8～10%，得一次处理木粉；（3）将一次处理木粉与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20混合浸泡，过滤，干燥，得二次处理木粉；（4）按重量份数计，依次取20～30份二次处理木粉，30～40份壳聚糖液，3～5份对苯二甲醛，5～8份低熔点合金，5～8份氟化钠溶液，5～8份卡波姆，3～5份磷脂，将二次处理木粉，壳聚糖液，低熔点合金，氟化钠溶液和卡波姆搅拌混合，接着加入对苯二甲醛，搅拌混合，注模，模压成型，脱模，真空炭化，充氮高温反应，降温，即得抗弯曲木陶瓷。步骤（1）所述木材为杨木，柏木，松木或榉木中的任意一种。步骤（2）所述巴氏芽孢杆菌菌液是由以下重量份数的原料组成：3～5份巴氏芽孢杆菌，2～3份甘油，1～2份聚乙二醇，10～20份水。步骤（4）所述壳聚糖液的制备过程为：将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100混合，静置溶胀后，加热搅拌溶解，即得壳聚糖液。步骤（4）所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。步骤（4）所述卡波姆为卡波姆934P，卡波姆940或卡波姆980中的任意一种。步骤（4）所述磷脂为牛奶磷脂，蛋黄磷脂或大豆磷脂中的任意一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术技术方案，在制备过程中，首先，在发酵过程中，利用巴氏芽孢杆菌产生的酶分解木粉中的部分有机质，使得木粉渗透性能得到提升，接着，通过巴氏芽孢杆菌在新陈代谢过程中产生脲酶，脲酶可将体系中的尿素分解生成碳酸根离子和铵根离子，由于巴氏芽孢杆菌细胞壁表面带负电荷，体系中的钙离子会被巴氏芽孢杆菌细胞壁吸附，从而以细胞为晶核，在细菌周围会生成碳酸钙，使得体系内部的孔隙率得到提升，同时，巴氏芽孢杆菌细胞壁也能够富集体系中的铁离子，接着，将木粉干燥至一定含水率，使得木粉内部含有水分，再将一次处理木粉与正硅酸乙酯混合，正硅酸乙酯与一次处理木粉中的水反应，生产纳米二氧化硅，接着，真空炭化过程中，木粉炭化，随着温度逐渐上升，二次处理木粉中的铁离子被还原单质铁，在单质铁与氟化钠得催化作用下，体系中的炭质与二氧化硅反应，生产氮化硅，使得体系的力学性能得到提升，同时，低熔点合金受热熔化，在体系中流动，使得体系的孔隙率得到进一步的提升。具体实施方式按重量份数计，将3～5份巴氏芽孢杆菌，2～3份甘油，1～2份聚乙二醇，10～20份水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得巴氏芽孢杆菌菌液；将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100置于2号烧杯中，用玻璃棒搅拌10～20min，静置溶胀3～5h后，将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为80～85℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，即得壳聚糖液；将木材截断，得木块，接着将木块置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，接着将干燥后得木块置于粉碎机中粉碎，过80目的筛，得木粉；按重量份数计，将30～40份木粉，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份尿素，40～60份水置于发酵釜中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，混合发酵3～5天，接着向发酵釜中滴加木粉质量0.01～0.02倍质量分数为10～20%的硝酸钙溶液和木粉质量0.01～0.02倍质量分数为10～20%的硝酸铁溶液，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，随后将滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至含水率为8～10%，得一次处理木粉；将一次处理木粉与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20置于3号烧杯中，于转速为400～600r/min条件下，搅拌混合浸泡40～60min后，过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得二次处理木粉；按重量份数计，依次取20～30份二次处理木粉，30～40份壳聚糖液，3～5份对苯二甲醛，5～8份低熔点合金，5～8份氟化钠溶液，5～8份卡波姆，3～5份磷脂，将二次处理木粉，壳聚糖液，低熔点合金，氟化钠溶液和卡波姆置于混料机中，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，接着向混料机中加入对苯二甲醛，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，搅拌混合，得混合浆料，接着向模具表面喷砂废弃机油，接着将混合浆料注入模具中，随后将模具置于成型机中，模压成型，脱模，得坯料，接着将坯料置于真空烧结炭化炉中，并以5～8℃/min速率升温，将炉内温度升至1000～1100℃，于温度为1000～1100℃条件下，真空炭化1～2h后，降温，得预处理坯料，接着将预处理坯料置于烧结炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为1500～1600℃条件下，充氮高温反应2～3h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗弯曲木陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：（1）将木材截断，干燥，粉碎，过筛，得木粉；（2）按重量份数计，将30～40份木粉，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份尿素，40～60份水混合发酵，接着滴加木粉质量0.01～0.02倍的硝酸钙溶液和木粉质量0.01～0.02倍的硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥至含水率为8～10%，得一次处理木粉；（3）将一次处理木粉与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20混合浸泡，过滤，干燥，得二次处理木粉；（4）按重量份数计，依次取20～30份二次处理木粉，30～40份壳聚糖液，3～5份对苯二甲醛，5～8份低熔点合金，5～8份氟化钠溶液，5～8份卡波姆，3～5份磷脂，将二次处理木粉，壳聚糖液，低熔点合金，氟化钠溶液和卡波姆搅拌混合，接着加入对苯二甲醛，搅拌混合，注模，模压成型，脱模，真空炭化，充氮高温反应，降温，即得抗弯曲木陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种抗弯曲木陶瓷的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：（1）将木材截断，干燥，粉碎，过筛，得木粉；（2）按重量份数计，将30～40份木粉，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份尿素，40～60份水混合发酵，接着滴加木粉质量0.01～0.02倍的硝酸钙溶液和木粉质量0.01～0.02倍的硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥至含水率为8～10%，得一次处理木粉；（3）将一次处理木粉与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20混合浸泡，过滤，干燥，得二次处理木粉；（4）按重量份数计，依次取20～30份二次处理木粉，30～40份壳聚糖液，3～5份对苯二甲醛，5～8份低熔点合金，5～8份氟化钠溶液，5～8份卡波姆，3～5份磷脂，将二次处理木粉，壳聚糖液，低熔点合金，氟化钠溶液和卡波姆搅拌混合，接着加入对苯二甲醛，搅拌混合，注模，模压成型，脱模，真空炭化，充氮高温反应，降温，即得抗弯曲木陶瓷。2.根据权利要求1所述一种抗弯曲木陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述木材为杨...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡次兵，兰梅菊，
申请(专利权)人：佛山市森昂生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44