短切碳纤维增强木质功能复合材料及其制备方法技术

短切碳纤维增强木质功能复合材料及其制备公布了一种用碳纤维作为增强体的功能型木质复合材料及其制备方法，属于功能复合材料领域。所述碳纤维增强木质复合材料，由5mm的5％-6％质量百分比的短切碳纤维、木材剩余物(木质纤维)及脲醛胶、异氰酸酯等化学添加剂，经碳纤维分散处理、纤维拌胶、分层铺装后，以热压模工艺方式制得。利用此方法不但提高了木质复合材料的力学性能，而且赋予其良好的导电功能，且甲醛含量明显降低。本发明专利技术避免了表面金属化导电木质材料实现工艺复杂、石墨或炭黑填充导电材料受影响因素多、填充导电材料中金属纤维制造困难的问题，具有复合工艺简单，操作方便，成本低的特点，实现废物再利用，适合大型工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种用短切碳纤维作为增强体的功能型木质复合材料及其制备方法， 属于功能复合材料领域。
技术介绍
当今世界正面临着森林资源日益减少所带来的环保和生态问题，为保护人类共同生存的地球，世界上大多数国家对森林资源(特别是天然林)都采取了限伐政策。包括中国在内的一些缺材国家依赖进口材以弥补不足的情况将日益受到制约。如何最大限度地利用好现有木材资源，发挥和扩展其应用功能(低质材的优化利用、木材的综合利用、木材废弃物的再利用、提升木材利用功能等)是木材领域专家和学者长期探索和研究的课题。原始单一型材料已经不能满足人类对材料多方面性能的要求，具有挑战性、竞争性和保密性的功能性复合材料广泛应用在国民行业和军工行业，成为材料领域发展的新趋势。木材具独特的生态学、环境学、固碳、可再生、可自然降解、美观和适用等天然属性。采用先进的复合技术处理木材，改善木材的抗温性、耐候性、尺寸稳定性和防腐防蛀性、赋予木材独特的新功能，是拓宽木材应用领域，获得高性能、高附加值的新型木质材料的一条具有良好发展潜力和广阔前景的科学技术途径。20世纪60年代，高分子开始被研制成功以来，一直受到人们的普遍关注，70年代中期由于工业化进程速度的加快，复合材料的发展也异常迅猛。电子工业的高速发展和各类电子产品的普遍使用，静电在人们的日常生活中无处不在。由于种种原因产生的静电是发生最频繁、最难消除的生活危害之一，不仅会使计算机运行产生故障，导致某些元件的损坏，同时还会对工作人员的身心健康造成影响。导电材料(如金属、石墨、碳黑、碳纤维等)与木材相结合的新型功能复合材料将是功能性材料研究发展的新途径、新理念，并力求向使用效率高、质轻方向发展。当前国内外对木材金属导电复合材料的研究较多，炭黑或石墨填充木质导电复合材料也有研究，但存在如下问题木材的金属表面化实现工艺复杂；填充导电材料中金属纤维制造困难；炭黑产品颜色黑，影响外观，要求粒度小；石墨对压力的依赖程度大，易受灰份含量的影响；使用碳纤维布增强木质材料成本高不适于大型生产等。这使导电木质复合材料的工业化生产受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，利用碳纤维具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐辐射、耐高温、又兼备纺织纤维的柔软可加工性等多种优良性能，将其作为增强体与木质材料(木材剩余物)在简单、有效的复合工艺方式下制备功能型木质导电复合材料，在提高木质复合材料力学性能的同时，赋予复合材料良好的导电性，且实现废弃物再利用的木材优化使用目的。为了达到上述目的，本专利技术将5mm的5%-6%质量百分比的短切碳纤维、木材剩余物(木质纤维)及脲醛胶、异氰酸酯等化学添加剂，经碳纤维分散处理、纤维拌胶、分层铺装后，以热压模工艺方式制得碳纤维增强木质功能复合材料。其具有如下优点(I)复合工艺简单，操作方便；(2)采用双贴面方式制板，以很少的碳纤维添加量使复合材料达到低表面电阻率，可有效实现抗静电等导电功能需求；(3)甲醛释放量低于要求标准值，有利于环保。具体实施例方式本专利技术以含水率为6%的杨木木质纤维为基体材料，以拉伸强度为2. 5 3. 5Gpa、 拉伸模量为220Gpa的3K、5mm短切碳纤维为增强体材料混合热压制备复合材料，按照如下步骤实现(一)按12%的含胶量比例，以喷雾施胶法将木质纤维与脲醛胶充分搅拌，混合均匀后形成拌胶木质纤维；(二)取一定量的5mm短切碳纤维与I %质量百分比的丙酮溶液混合，将碳纤维分散;(三)将质量百分比为1%的异氰酸酯与质量百分比为2%的丙酮混合后溶液，与分散后的碳纤维充分混合形成拌胶碳纤维；(四)当在双表面复合碳纤维时，在复合体的两侧具有了一定厚度的导电材料，其导电可以看作是三维结构，相当于一个多层、非常细的网络体系，里面具有大量闭合的导电回路，从而形成更多的导电通路赋予复合材料良好的导电性。因此，按照双面贴面表层质量百分比为10%、表层拌胶碳纤维与拌胶木质纤维质量比2 I的配合比例，将拌胶碳纤维与拌胶木质纤维充分搅拌，得到混合纤维；(五)按照表层、芯层、表层的铺层方式,将碳纤维与木质纤维的混合纤维、拌胶木质纤维在模具中均匀铺装，然后用预压机在I. 8 2. 5Mpa下进行预压；(六)用热压机在165 175°C、12.5 15Mpa的条件下，热压处理5 7分钟，脱模后得到34cmX32cmX I. 2cm碳纤维增强木质导电贴面板。碳纤维增强木质导电贴面板的力学性能优于普通木质纤维与脲醛胶混合制得的密度板权利要求1.一种短切碳纤维增强木质功能复合材料，其制备按照如下步骤实现(一)按12% 的含胶量比例，以喷雾施胶法将木质纤维与脲醛胶充分搅拌，混合均匀后形成拌胶木质纤维；(二)按照复合材料分层比例，取一定量的5_短切碳纤维与丙酮混合，将碳纤维分散后备用；(三)将分散后的碳纤维、异氰酸酯与丙酮的混合溶液，充分混合形成拌胶碳纤维； (四)取一定比例拌胶碳纤维与拌胶木质纤维充分搅拌，得到混合纤维；(五)按照表层(碳纤维与木质纤维的混合纤维)、芯层(拌胶木质纤维)、表层(碳纤维与木质纤维的混合纤维)的铺层方式，将碳纤维与木质纤维的混合纤维、拌胶木质纤维在模具中均匀铺装，然后用预压机在I. 8 2. 5Mpa下进行预压；(六)用热压机在165 175°C、12. 5 15Mpa的条件下，热压处理5 7分钟，即制得碳纤维增强木质导电贴面板。2.如权利要求I所述的短切碳纤维增强木质功能复合材料，其特征在于取2%质量百分比的丙酮作为分散剂，进行碳纤维分散。3.如权利要求I所述的短切碳纤维增强木质功能复合材料，其特征在于两贴面表层的质量百分比均为10%，表层拌胶碳纤维与拌胶木质纤维的混合比例为2 I。4.如权利要求I所述的短切碳纤维增强木质功能复合材料，其特征在于异氰酸酯的使用量为贴面表层质量的10%，异氰酸酯与丙酮的混合比例为2 I。全文摘要短切碳纤维增强木质功能复合材料及其制备公布了一种用碳纤维作为增强体的功能型木质复合材料及其制备方法，属于功能复合材料领域。所述碳纤维增强木质复合材料，由5mm的5％-6％质量百分比的短切碳纤维、木材剩余物(木质纤维)及脲醛胶、异氰酸酯等化学添加剂，经碳纤维分散处理、纤维拌胶、分层铺装后，以热压模工艺方式制得。利用此方法不但提高了木质复合材料的力学性能，而且赋予其良好的导电功能，且甲醛含量明显降低。本专利技术避免了表面金属化导电木质材料实现工艺复杂、石墨或炭黑填充导电材料受影响因素多、填充导电材料中金属纤维制造困难的问题，具有复合工艺简单，操作方便，成本低的特点，实现废物再利用，适合大型工业生产。文档编号B32B37/10GK102602065SQ2012100539公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日专利技术者孙丽萍, 张冬妍, 张延林 申请人:东北林业大学, 孙丽萍, 张冬妍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽萍，张冬妍，张延林，
申请(专利权)人：东北林业大学，孙丽萍，张冬妍，
类型：发明
国别省市：