一种水化硅酸钙仿木材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水化硅酸钙仿木材料及其制备方法，该仿木材料主要由硅质材料、钙质材料、纤维、润滑剂和聚合物组成。按照配合比将硅质材料、钙质材料和水在高压釜中以一定的温度、压力水热合成水化硅酸钙，经烘干、粉磨后，通过加入纤维、润滑剂和聚合物混合均匀后压制成型，即得一种水化硅酸钙仿木材料，无需养护。本发明专利技术水化硅酸钙仿木材料具有可锯、可刨、可钻、可钉、可开槽特性，且具有无甲醛、原料来源广、生产能耗低、工艺周期短等优点，制备和使用过程绿色环保,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

A kind of hydrated calcium silicate wood like material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水化硅酸钙仿木材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种水化硅酸钙仿木材料及其制备方法。
技术介绍
建筑业是我国消耗木材最多的行业，平均每年消耗量占木材总供给量超过30％，木材及其衍生出的人造板材等材料在建筑业，特别是室内装饰、家具制造等领域中应用广泛。木质材料的大量使用带来了很多问题：一是制作过程中使用大量胶黏剂，未反应的甲醛在使用过程中不断排放到外界环境，容易造成室内甲醛浓度超标，给消费者的身体健康造成巨大的隐患，严重的甚至会导致患上白血病；二是随着世界各国对林木资源保护的加强，纷纷制定了提高原木出口关税或限制、禁止原木出口等规定，可以预见在未来，木材供给量必将大大减少，而建筑业对木材的需求量是客观存在的，所以，寻找能够代替木材的材料对经济发展和环境保护具有重大意义。压制成型工艺在粉末冶金、陶瓷、药品制造、食品加工等行业都已广泛应用。与无机晶体粉体在常温下不能通过压制成型工艺制备硬化试件不同，上世纪60～70年代，前苏联专家Glukhovsky发现处于无定形态或亚稳态的水化硅酸盐与金属粉末相似，其具有较高表面自由能，在压制荷载作用下，颗粒相互靠近而发生接触产生各种结合力，立即形成轻质高强、耐水性和耐久性优良的试件，并且还可以利用粉煤灰、钢渣等固体废弃物。目前,国内外还没有相关研究将水化硅酸钙材料用于制备仿木材料。本专利技术以钙质原料、硅质原料为主要原材料,通过水热合成方式制备水化硅酸钙，然后掺入纤维、润滑剂和聚合物混合均匀通过压制成型，制备一种水化硅酸钙仿木材料,该仿木材料不仅具有可锯、可刨、可钻、可钉、可开槽特性，而且具有无甲醛、原料来源广、生产能耗低、工艺周期短、耐高温等优点，制备和使用过程绿色环保,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种水化硅酸钙仿木材料及其制备方法,解决现有传统仿木材料不环保、能耗高的技术问题,并为工业废渣的利用提供一种新的途径和思路。本专利技术将硅质材料、钙质材料和水在高压釜中以一定的温度、压力水热合成水化硅酸钙，经烘干、粉磨后，通过加入纤维、润滑剂和聚合物混合均匀压制成型，即得一种水化硅酸钙仿木材料。技术方案如下：一种水化硅酸钙仿木材料,其特征在于各原材料的组份数为：硅质材料40～45份；钙质材料40～48份；纤维0.1～8份；润滑剂0.8～2份；聚合物0～2份。所述的硅质材料为石英砂、硅藻土、钢渣或粉煤灰的一种或多种复合，勃氏比表面积为300～1000m2/kg；钙质原料为生石灰或电石渣，勃氏比表面积为300～500m2/kg；纤维为聚丙烯纤维、碳纤维、玄武岩纤维或纸浆纤维的一种，长度为6～15mm；润滑剂为硬脂酸盐类；聚合物为丙烯酸乳液、纯丙乳液、苯丙乳液或VAE乳液的一种。一种水化硅酸钙仿木材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将硅质材料、钙质材料和水在高压釜里以一定的速度搅拌，并在一定的温度、压力下进行水热反应，制备水化硅酸钙浆体；步骤2：把步骤1制备的水化硅酸钙浆体经烘干、粉磨后制成水化硅酸钙粉体；步骤3：把步骤2制得的水化硅酸钙粉体与纤维、润滑剂、聚合物放入搅拌机里分散20～30s后混合均匀，倒入模具中压制成型，脱模后即得水化硅酸钙仿木材料。水化硅酸钙仿木材料具体指标如下：抗折强度6～18MPa，表观密度700～1500kg/m3,抗冲击强度1.8～2.40kJ/m2，软化系数0.75～0.95，防火等级A1，且具有可锯、可刨、可钻、可钉、可开槽特性。所述的水化硅酸钙粉体，其平均颗粒尺寸为50～200nm，含水率为1～15％；水热反应的转速为100～300rpm，温度为100～180℃，压力为0～0.5MPa，时间为1～10h；压制成型的压力为20～100MPa，持荷时间为1～10min。本专利技术的优点在于：(1)与传统硅酸盐制品制备工艺相比，本专利技术压制成型过程只需数分钟。制品在成型后，立即具有强度及抗水性，无需长时间蒸压养护，可大幅缩短工艺周期，减少养护能耗。(2)与传统木材相比，本专利技术的水化硅酸钙仿木材料具有无甲醛、耐高温等特点。(3)本专利技术大量利用工业废渣粉煤灰、钢渣、电石渣等,不仅可以使此类固体废弃物变废为宝,资源化利用，而且有效节约了资源及能源，属于绿色建筑材料范畴。附图说明图1为本专利技术的水化硅酸钙粉体SEM图。图2为本专利技术的水化硅酸钙仿木材料SEM图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的技术方案进一步说明，但不作对其的限定。实施例1一种水化硅酸钙仿木材料，其各原材料的组份数为：生石灰44份；石英砂46份；聚丙烯纤维7.8份；硬脂酸锌1.6份；丙烯酸乳液0.6份。一种上述水化硅酸钙仿木材料的制备方法,包括以下步骤：步骤1：将生石灰、石英砂和水(生石灰、石英砂和水的质量比为1:5)在高压釜里以300rpm的速度搅拌，并在150℃、0.1MPa下进行水热反应8h，制备水化硅酸钙浆体；步骤2：把步骤1制备的水化硅酸钙浆体经烘干、粉磨后制成水化硅酸钙粉体(平均颗粒尺寸为60nm，含水率为5％)；步骤3：把步骤2制得的水化硅酸钙粉体与聚丙烯纤维、硬脂酸锌和丙烯酸乳液放入搅拌机里分散30s后混合均匀，倒入模具中以压力为40MPa、持荷时间为3min的压制制度成型，脱模后即得水化硅酸钙仿木材料。所制备的水化硅酸钙仿木材料：抗折强度9.3MPa，表观密度975kg/m3,抗冲击强度2.1kJ/m2，软化系数0.81，防火等级A1，且具有可锯、可刨、可钻、可钉、可开槽特性。实施例2一种水化硅酸钙仿木材料，其各原材料的组份数为：生石灰44份；石英砂38份；钢渣8份；聚丙烯纤维7.6份；硬脂酸锌1.8份；纯丙乳液0.6份。一种上述水化硅酸钙仿木材料的制备方法,包括以下步骤：步骤1：将生石灰、石英砂、钢渣和水(生石灰、石英砂、钢渣和水的质量比为1:8)在高压釜里以200rpm的速度搅拌，并在140℃、0.1MPa下进行水热反应10h，制备水化硅酸钙浆体；步骤2：把步骤1制备的水化硅酸钙浆体经烘干、粉磨后制成水化硅酸钙粉体(平均颗粒尺寸为80nm，含水率为5％)；步骤3：把步骤2制得的水化硅酸钙粉体与聚丙烯纤维、硬脂酸锌和纯丙乳液放入搅拌机里分散30s后混合均匀，倒入模具中以压力为30MPa、持荷时间为3min的压制制度成型，脱模后即得水化硅酸钙仿木材料。所制备的水化硅酸钙仿木材料：抗折强度8.7MPa，表观密度987kg/m3,抗冲击强度2.3kJ/m2，软化系数0.84，防火等级A1，且具有可锯、可刨、可钻、可钉、可开槽特性。实施例3一种水化硅酸钙仿木材料，其各原材料的组份数为：生石灰44份；硅藻土46份；聚丙烯纤维7.8份；硬脂酸钙1.6份；丙烯酸乳液0.6份。一种上述水化硅酸钙仿木材料的制备方法,包括以下步骤：步骤1：将生石灰、硅藻土和水(生石灰、硅藻土和水的质量比为1:5)在高压釜里以200rpm的速度搅拌，并在120℃、0.05MPa下进行水热反应6h，制备水化硅酸钙浆体；步骤2：把步骤1制备的水化硅酸钙浆体经烘干、粉磨后制成水化硅酸钙粉体(平均颗粒尺寸为60nm，含水率为5％)；步骤3：把步骤2制得的水化硅酸钙粉体与聚丙烯纤维、硬脂酸锌和丙烯酸乳液放入搅拌机里分散30s后混合均匀，倒入模具中以压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水化硅酸钙仿木材料，其特征在于各原材料的组份数为：硅质材料40～45份，钙质材料40～48份，纤维0.1～8份，润滑剂0.8～2份，聚合物0～2份。

【技术特征摘要】
1.一种水化硅酸钙仿木材料，其特征在于各原材料的组份数为：硅质材料40～45份，钙质材料40～48份，纤维0.1～8份，润滑剂0.8～2份，聚合物0～2份。2.根据权利要求1所述的水化硅酸钙仿木材料制备方法,其特征在于步骤如下：步骤1：将硅质材料、钙质材料和水在高压釜里以一定的速度搅拌，并在一定的温度、压力下进行水热反应，制备水化硅酸钙浆体；步骤2：把步骤1制备的水化硅酸钙浆体经烘干、粉磨后制成水化硅酸钙粉体；步骤3：把步骤2制得的水化硅酸钙粉体与纤维、润滑剂、聚合物放入搅拌机里分散20～30s后混合均匀，倒入模具中压制成型，脱模后即得水化硅酸钙仿木材料。3.根据权利要求1所述的水化硅酸钙仿木材料，其特征在于：所述的硅质材料为石英砂、硅藻土、钢渣或粉煤灰的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑萍，姬广祥，彭小芹，朱舟，孙科科，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50