[發(fā)明專利]一種纖維石膏生態(tài)木材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110338362.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102503335A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋華;童軍;戴一軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北格林森新型建材科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B28/14
• 分類號(hào): C04B28/14
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種建筑材料，具體地說是一種纖維石膏生態(tài)木材及生產(chǎn)方法的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

我國是世界上木材資源相對(duì)短缺的國家，據(jù)國家最新統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國人均占有森林面積的數(shù)量僅為世界人均水平的21.3%，人均森林蓄積量僅為世界人均水平的八分之一。另據(jù)資料顯示，我國人均木材消耗量為0.22m3，世界平均為0.65m3，發(fā)達(dá)國家平均為1.16m3，2010年木材供應(yīng)缺口將達(dá)6000萬m3。面對(duì)嚴(yán)峻形勢和我國林業(yè)政策的調(diào)整，隨著國家天然林保護(hù)工程的實(shí)施，木材供應(yīng)不足的局面將繼續(xù)下去，充分利用代木資源，勢在必行。植物纖維諸如秸稈、甘蔗、鋸末等是自然界中最為豐富而且可以再生的生物質(zhì)資源。公知的植物纖維資源化技術(shù)方案中，比較有代表性的技術(shù)有如下幾種：人造板（纖維板、刨花板、層板）、造紙，從木材資源的市場缺乏直接導(dǎo)向?yàn)槟静睦檬侵参锢w維資源利用的主要途徑，開發(fā)成本低廉、性能優(yōu)越穩(wěn)定、綠色環(huán)保的生態(tài)仿木材技術(shù)是緩解木材缺乏、植物纖維資源化利用的發(fā)展趨勢。目前國內(nèi)生產(chǎn)的各種人造木材主要有三種類型:一是以熱固性聚合物如脲醛樹脂、酚醛樹脂為粘接劑的人造木材；二是以水泥、石膏、菱鎂土為粘接劑的刨花板；三是以熱塑性聚合物如聚乙烯、聚氯乙烯為代表的木塑材料。

以熱固性樹脂基人造板以脲醛樹脂、酚醛樹脂為粘接劑而存在游離甲醛與游離酚污染問題；以熱塑性聚合物為基料的木塑材料由于老化、降解以及層析而導(dǎo)致氯氣析出散發(fā)，皆不符合人類健康要求，其制品應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。

以無機(jī)材料水泥、石膏、菱鎂土為粘接劑，植物纖維作增強(qiáng)材料，添加適量復(fù)合添加劑制備的無機(jī)--植物纖維刨花板具有輕質(zhì)、隔聲、隔熱、防火的建筑功能以及木材良好的機(jī)械加工性能，可釘、可鋸、可刨等，裝配方便，其中石膏基特有的環(huán)境功能性賦予材料更具競爭力。CN2006100383.5在工藝方面以加壓時(shí)給以適當(dāng)?shù)臏囟葪l件，解決了現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)空心石膏刨花板中縮短其加壓固化時(shí)間、提高物理力學(xué)性能的難題。CN01130495.2以蔗渣代替木質(zhì)刨花，石膏基比例達(dá)到75%，蔗渣比例為21%，采用壓制成型，擴(kuò)展了植物纖維的種類及利用。國內(nèi)外的研究主要包括對(duì)工藝參數(shù)、原料、添加劑的調(diào)整以提高石膏刨花板的性能，通過木膏比和水膏比的研究以及溫度對(duì)石膏水化和凝固硬化過程影響的研究，主要存在的問題包括兩方面：第一，石膏基膠凝組分強(qiáng)度低，通過礦物摻合料改性增強(qiáng)；第二，石膏基膠凝組分與植物纖維界面結(jié)合力差、植物纖維摻量低，產(chǎn)品木質(zhì)化程度不顯著，基于此，目前的技術(shù)都是通過偶聯(lián)劑來實(shí)現(xiàn)無機(jī)填料和有機(jī)高分子之間的“分子橋”，如硅烷、鈦酸酯偶聯(lián)劑的使用增加植物剩余物與石膏基的相容性，降低界面的自由能，但若植物剩余物大多經(jīng)過較長時(shí)間的自然堆放，結(jié)構(gòu)中芳香基、羥基、羰基、羧基甲氧基等共軛雙鍵活性基團(tuán)的鈍化，喪失偶聯(lián)劑作用效果。與現(xiàn)有專利文件以及研究現(xiàn)狀對(duì)比，本專利以半水硫酸鈣的水化反應(yīng)為原材料的組合機(jī)理，借助連續(xù)的輥壓成型方式，以半水硫酸鈣水化理論所需反應(yīng)水為成型水，在微觀結(jié)構(gòu)層面上形成致密的硫酸鈣網(wǎng)絡(luò)晶體，宏觀上表現(xiàn)出良好的物理力學(xué)性能。

綜上所述，以半水硫酸鈣為無機(jī)膠凝組分，以植物纖維為增強(qiáng)相制備纖維石膏生態(tài)木材是緩解木材緊缺、植物纖維資源化利用的發(fā)展趨勢。公知專利及技術(shù)存在從微觀結(jié)構(gòu)、水化機(jī)理、成型方式等本質(zhì)層面的空乏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種纖維石膏生態(tài)木材及制備方法，在微觀結(jié)構(gòu)層面上形成致密的硫酸鈣網(wǎng)絡(luò)晶體，宏觀上表現(xiàn)出良好的物理力學(xué)性能。以替代日漸稀缺的天然木材和非環(huán)保性的人造木材，從而為生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和資源永續(xù)不衰提供技術(shù)支撐。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，一種纖維石膏生態(tài)木材，其特征在于：采用如下組分的原料和重量比配方制的：

半水硫酸鈣：可分散植物纖維：化學(xué)助劑：清水=100：6.0～20.0：2～3.6：18.63～20；

1）半水硫酸鈣為天然α型、天然β型、工業(yè)α型、工業(yè)β型中的一種或幾種；

2）可分散植物纖維為：蔗渣、鋸末、玉米秸稈中的一種或幾種；

3）化學(xué)助劑：組分為乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的水溶性可分散粉、防水硅粉、硫鋁酸鈉、檸檬酸鉀按其重量比1:?1：0.05～0.08:0.03～0.05復(fù)配而得；

4）清水：以半水硫酸鈣水化所需反應(yīng)水為成型用水，根據(jù)其半水硫酸鈣的含水量微量調(diào)整。