一种复合防水板材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合防水板材，是由２０～７０重量份的植物纤维、１０～６０重量份的粉煤灰和５～４０重量份的粘合剂通过共混模压聚合制成。其中的植物纤维包括农作物的秸秆等制成的纤维粉末；所述的粉煤灰包括了各行业的烧失量低于１０％的燃煤粉体；所述的粘合剂为由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、多元醇、苯乙烯或其同系物的混合物，还可包括三聚氰胺、丙烯酸、或松香和双环戊二烯。本发明专利技术提供的复合防水板材的组份还可包括１０～４０重量份的新、旧塑料。该复合防水板材高强度、防水性能好，并且采用的原材料大部分是工农业的废弃产品，降低了对环境造成的污染。该复合防水板材可以广泛地应用于板制造业、家具制造业、装修建筑材料行业以及制造汽车内饰材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合防水板材及其制备方法和用途。
技术介绍
家具制造业与建筑装潢业需要大量地消耗木材，造成了世界森林的急剧下降与土地荒漠化，于是世界各国出台各种政策，限制森林的砍伐，使得建材业原料紧张。另一方面，粉煤灰与秸秆是当今工业与农业生产中的两大废弃物。据统计，全世界粉煤灰与秸秆的排放量分别约为1.6亿吨/年和29亿吨/年，而在中国其为1.1亿吨/年和6亿吨/年。另外，随着塑料消费需求的增加，废旧塑料的总量也在不断扩大，美国年生产废旧塑料超过1600万吨，中国年生产废旧塑料超过1400万吨。这三种废弃物对人类的生态环境造成了巨大的压力，因而将粉煤灰、秸秆以及废旧塑料的再利用成为全球性的研究热点，尤其是人们希望通过各种技术，将这些废弃物作为木材的替代品用于建材业。已经有许多专利报道，利用桔秆来制备人造板材。在US 6103377和CN 96108108中公开了采用提纯后的植物纤维也就是纸纤维制备高密度板材的技术；在US 5656129和CN 01100009中公开了采用提纯的小麦秸秆与木质纤维制备低密度、中密度和高密度板材专利。但是这些技术制得的板材强度低，不防水防火，并且在生产过程中易造成环境污染。在CN 95117473中公开了用甲醛、尿素、三聚氰氨和氨水调治的胶与秸秆直接压制板材，这类方法生产的板材，虽然强度比较好，但是容易产生对人体有毒的甲醛气体，而且防水性也比较差。由于粉煤灰具有机械强度高和重量轻的特点，在GB 1468165和CN 91102499中公开了将其直接压缩制备天花板材；在CN 99211198中公开了制备防火板材的技术。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术制得的板材强度低，不防水防火，在生产过程中易造成环境污染的缺陷，从而提供一种高强度、防水、不易造成环境污染的复合防水板材。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的本专利技术提供一种复合防水板材，由如下组份通过共混模压聚合制成植物纤维 20～70重量份；粉煤灰10～60重量份；粘合剂5～40重量份；所述的植物纤维包括农作物的秸秆、各种树木的枝杈为原料制成的纤维粉末，以及木材加工所生成的木屑；所述的农作物包括小麦、水稻、玉米、棉花、甘蔗；所述的粉煤灰包括了火力发电厂、炼钢厂、化工厂和其它行业的烧失量低于10％的燃煤粉体；所述的粘合剂为由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、多元醇、苯乙烯或其同系物按重量份10∶15∶10∶30的比例制得的混合物；所述的粘合剂还包括三聚氰胺、丙烯酸、或松香和双环戊二烯。本专利技术提供的复合防水板材，其原料组份还包括塑料10～40重量份；所述的塑料选自聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚胺酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、邻苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ABS树脂、SBS树脂中的一种或几种的混合物，可以是新塑料，也可以是废旧塑料，即上所述各种回收的热塑性塑料的粉体以任意比例的共混粉体。本专利技术提供一种上述复合防水板材的制备方法，包括如下步骤1)将植物纤维干燥后，粉碎至长度低于50毫米；2)在室温下，先将5～40重量份的粘合剂与粘合剂重量2％的过氧化引发剂混合均匀后，再与20～70重量份步骤1)的经粉碎的植物纤维混合，制成预模压料；3)将10～60重量份的粉煤灰倒入步骤2)的预模压料中，混合均匀制成模压料；4)将步骤3)制得的模压料填在模压机的模腔中，于5Mpa条件下110℃加热10分钟，在维持此压力下冷却到80℃，停止加压；冷却至50℃以下，打开模腔，得到复合防水板材，修边备用；所述的植物纤维包括农作物的秸秆、各种树木的枝杈为原料制成的纤维粉末，以及木材加工所生成的木屑；所述的农作物包括小麦、水稻、玉米、棉花、甘蔗；所述的粉煤灰包括了火力发电厂、炼钢厂、化工厂和其它行业的烧失量低于10％的燃煤粉体； 所述的粘合剂为由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、多元醇、苯乙烯或其同系物按重量份10∶15∶10∶30的比例制得的混合物；所述的粘合剂还包括三聚氰胺、丙烯酸、或松香和双环戊二烯。所述步骤1)的植物纤维长度优选5～20毫米。所述的过氧化引发剂为过氧化氢、过氧化苯甲酰胺或过硫酸胺。本专利技术提供的复合防水板材的制备方法，还包括在步骤3)中加入10～40重量份的塑料。所述的塑料选自聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚胺酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、邻苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ABS树脂、SBS树脂中的一种或几种的混合物，可以是新塑料，也可以是废旧塑料。本专利技术利用植物纤维、粉煤灰或/和塑料，采用材料接枝技术与半互穿聚合物网络(Semi-IPN，Semi-interpenetrating polymer network，)工艺制备的高强度防水复合板材具有优越的防水、耐腐蚀、抗冲击性、隔音与防虫等效果，材料完全不含有甲醛，是一种新型的环保材料。可用于制备各种家具、室内外装修与建筑材料中。本专利技术提供的复合防水板材及其制备方法的优益之处在于1、复合防水板材主要原料之一的秸秆，其表面存在大量的羟基，可与粘合剂形成酯键和大量的氢键，在板材中的作用是增加人造板材的韧性，减少人造板材的单位重量，提高人造板材的抗弯曲性能；2、复合防水板材主要原料之一的粉煤灰，是一类多羟基的无机矿物质，不仅重量轻，而且可以提高人造板材的抗冲击性能；3、复合防水板材主要原料之一的的粘合剂，主要组分为丁二烯酸酐、苯酐、多元醇和苯乙烯，具有少量的自由羧基，在制备复合板材的过程中与秸秆表面的羟基以及粉煤灰表面的羟基发生酯化，形成了体形结构，提高了板材的防水性和强度；当粘合剂中加入三聚氰胺时，可以生成星状的聚酰胺，与粘合剂中的聚酯和聚苯乙烯形成了互穿高聚物网络结构(IPN)的粘合剂，对于防水与防腐性能均有极大的提高；当加入松香和双环戊二烯时，可以提高粘合剂的流动性与应用的表面光洁度；4、复合防水板材主要原料之一的塑料，加入复合板材中可以减低粘合剂的用量，同时提高了复合板材的可加工性与可饰性； 5、本专利技术采用的原材料大部分是工农业的废弃产品，所以不但原料资源丰富，而且价格低廉；同时为桔秆、粉煤灰和废旧塑料的再利用提供了巨大的市场，降低了对环境造成的污染；6、本专利技术的全部生产流程不产生任何的废水和废气，环保卫生。附图说明图1为试样的冲击测试时摆锤式弯曲冲击试验工作原理图，其中1.摆锤 2.扬臂 3.机架 4.试样 5.刻度盘 6.轴心 7.试样 8.支座 9.跨度 10.冲击方向。具体实施例方式本专利技术使用的秸秆是直接从农田收割来的农作物的茎部，晾干到自由水分含量低于15％，用秸秆粉碎机粉碎到长度低于50毫米，最好是5～20毫米，制备成秸秆粉末，备用。其中不同秸秆的化学成分列于表1，在本专利技术中最常使用的是小麦秸秆和水稻秸秆。表1、秸秆的主要组成名称 粗蛋白 粗纤维 灰分 钙 磷 无氮浸出物稻 草4.8 35.117.0 0.21 0.0835小麦秸3.2 43.67.20.16 0.0838.6大麦秸3.6 41.66.90.35 0.1039.5玉米秸5.7 34.36.90.60.1 51.3蚕豆秸8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合防水板材，由如下组份通过共混模压聚合制成：植物纤维２０～７０重量份；粉煤灰１０～６０重量份；粘合剂５～４０重量份；所述的植物纤维包括农作物的秸秆、各种树木的枝杈为原料制成的纤维粉末，以及木材加工所生成的木屑；所述的粉煤灰包括了火力发电厂、炼钢厂、化工厂和其它行业的烧失量低于１０％的燃煤粉体；所述的粘合剂为由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、多元醇、苯乙烯或其同系物按重量份１０∶１５∶１０∶３０的比例制得的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任天瑞，夏萱，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]