一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。本发明专利技术提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。本发明专利技术的制备方法，工序简单，成本低，能耗低，生产效率高，适合工业化生产。本发明专利技术的制备方法所制备的纳米粒子/纤维复合材料在无胶纤维板生产领域中具有广阔的应用前景。

Method for preparing nano particle / fiber composite material

The invention provides a preparation method of nano particle / fiber composite material, evenly distributes nano particles on fiber by steam explosion to prepare nano particle / fiber composite material. The invention provides a preparation method of nano particle / fiber composite material, evenly distributes nano particles on the fiber by steam explosion to prepare nano particles / fiber composite material. The preparation method of the invention has the advantages of simple process, low cost, low energy consumption and high production efficiency, and is suitable for industrial production. The preparation method of the prepared nano particle / fiber composite material has wide application prospect in the production field of the non adhesive fiber board.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法。
技术介绍
纳米材料是指材料的尺寸一般为1-100nm，是一种介于原子、分子与宏观物质之间，处于中间状态的固体材料。纳米材料具有量子效应、小尺寸效应、表面效应和分形聚集特性等，从而表现出许多特有性质，可以用于光电磁敏感和催化等领域。大量研究表明无机纳米粒子具有透光、增强、耐水、隔热、防火、杀菌、防霉、自洁等效应，被广泛运用于材料保护及材料性能改良。如纳米ZnO则有很强的紫外线屏蔽作用和红外线吸收作用，能产生抗老化和抗菌的效果；纳米Al2O3、SiO2主要应用于光学单晶及精细陶瓷，有优良的硬度、抗磨性和增韧作用，可大幅度地提高其强度和韧性；纳米Ag具有优异的防霉抗菌效果；纳米CaCO3是一种应用广泛的补强剂，可提高硬度和刚度；纳米TiO2具有强的光催化活性，能起到分解有机污染物、净化空气和杀菌自洁的作用。目前，纤维材料在应用领域上仅限于生产中密度纤维板，生产期间产生的危害，如胶黏剂释放的甲醛、苯酚等有机物质越来越受到人们的关注，尤其是2008年4月18日美国加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)颁发了降低复合木制品甲醛排放的有毒物质空气传播控制措施后，规定不符合CARB认证的复合木制品和含有复合木制品的成品都不能进入美国市场，因此，人们一直致力于研发新型的纤维材料，以生产无胶纤维板产品。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，以提供具有良好力学性能的纤维材料。本专利技术提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。可选地，包括如下步骤：收集原料，并依据原料形态的不同，进行裁短或切片处理，然后进行干燥以使得所述原料的含水率小于10％，其中，所述原料包括木材、竹材以及相应的加工剩余物，农作物废弃物和禾本科野草；将纳米粒子与所述原料进行混合并装入蒸煮罐中，进行蒸气爆破处理，获得蒸爆浆料，其中，所述蒸煮罐的蒸汽压力为1.0-5.0MPa，温度为100-200℃，保压1-30min，再将压力提高到5.0-10.0MPa后，突然卸压进行爆破，所述纳米粒子包括TiO2、ZnO、Ag、SiO2、Fe3O4、CaCO3、Al2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3、石墨烯、碳纤维以及碳纳米管，所述纳米粒子占所述原料绝干重量的0.05％-20％；将所述蒸爆浆料进行气流干燥，使其含水率降至5％-16％，获得所述的纳米粒子/纤维复合材料。可选地，所述农作物废弃物包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆和甘蔗渣，所述禾本科野草包括芦苇和芒杆。可选地，在爆破之前，采用H3PO4、HCl、H2SO4和NaOH中的任意一种以调节所述纳米粒子与所述原料的混合物的pH值。本专利技术还提供了一种纳米物质/生物质纤维复合材料，根据所述的制备方法制备得到。由上述技术方案可知，本专利技术提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。本专利技术的制备方法，工序简单，成本低，能耗低，生产效率高，适合工业化生产。本专利技术的制备方法所制备的纳米粒子/纤维复合材料在无胶纤维板生产领域中具有广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1示出了本专利技术实施例所提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法的流程图；图2是本专利技术实施例1的制备方法所制备的TiO2纳米粒子/纤维复合材料的扫描电子显微镜图；图3是本专利技术实施例1的制备方法所制备的TiO2纳米粒子/纤维复合材料的X射线衍射图；图4是本专利技术实施例2的制备方法所制备的ZnO纳米粒子/纤维复合材料的扫描电子显微镜图；图5是本专利技术实施例2的制备方法所制备的ZnO纳米粒子/纤维复合材料的X射线衍射图；图6是本专利技术实施例2的制备方法所制备的ZnO纳米粒子/纤维复合材料的反射损耗频率的变化曲线；图7是本专利技术实施例5的制备方法所制备的Fe3O4纳米粒子/纤维复合材料的磁滞回线。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。本专利技术提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。图1示出了本专利技术实施例所提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法的流程图。参见图1，所述制备方法包括如下步骤：步骤S1、收集原料，并依据原料形态的不同，进行裁短或切片处理，然后进行干燥以使得所述原料的含水率小于10％，其中，所述原料包括木材、竹材以及相应的加工剩余物，农作物废弃物和禾本科野草，所述农作物废弃物包括稻草、麦草、玉米秸秆、棉花杆和甘蔗渣，所述禾本科野草包括芦苇和芒杆；步骤S2、将纳米粒子与所述原料进行混合并装入蒸煮罐中，进行蒸气爆破处理，获得蒸爆浆料，其中，所述蒸煮罐的蒸汽压力为1.0-5.0MPa，温度为100-200℃，保压1-30min，再将压力提高到5.0-10.0MPa后，突然卸压进行爆破，所述纳米粒子包括TiO2、ZnO、Ag、SiO2、Fe3O4、CaCO3、Al2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3、石墨烯、碳纤维以及碳纳米管，所述纳米粒子占所述原料绝干重量的0.05％-20％；步骤S3、将所述蒸爆浆料进行气流干燥，使其含水率降至5％-16％，获得所述的纳米粒子/纤维复合材料。其中，在爆破之前，采用H3PO4、HCl、H2SO4和NaOH中的任意一种以调节所述纳米粒子与所述原料的混合物的pH值。所述pH值在1～14范围内。这样可以增加纤维表面活性，提高其与纳米粒子的复合效率。本专利技术提供的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。本专利技术的制备方法，工序简单，成本低，能耗低，生产效率高，适合工业化生产。本专利技术的制备方法所制备的纳米粒子/纤维复合材料在无胶纤维板生产领域中具有广阔的应用前景。纤维材料是生产无胶纤维板必不可少的一类物质，现有的生产无胶纤维板的纤维处理方式比较单一，即在蒸煮缸内爆破处理得到性能单一的纤维材料。纤维作为一种天然有机高分子材料与无机纳米材料进行有机复合不仅应具有纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应，而且还应将无机物的刚性、尺寸稳定性和耐高温高热性与木纤维的韧性、宜加工、强重比高及独特的环境学特征有机融合在一起，从而产生很多新的特殊性能，如超疏水、自清洁性、自杀菌性和自降解有机物等性能。本专利技术将纳米材料与纤维复合，将纳米材料的优异性质赋予新的复合材料，不仅能有效地改善和提高复合材料的性能，如防腐、阻燃、尺寸稳定性、耐磨，确保其使用的可靠性和安全性，延长使用寿命，节约资源和能源，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，其特征在于，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。

【技术特征摘要】
2016.10.21 CN 20161092018421.一种纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，其特征在于，利用蒸汽爆破法将纳米粒子均匀地分布在纤维上，以制备纳米粒子/纤维复合材料。2.根据权利要求1所述的纳米粒子/纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：收集原料，并依据原料形态的不同，进行裁短或切片处理，然后进行干燥以使得所述原料的含水率小于10％，其中，所述原料包括木材、竹材以及相应的加工剩余物，农作物废弃物和禾本科野草；将纳米粒子与所述原料进行混合并装入蒸煮罐中，进行蒸气爆破处理，获得蒸爆浆料，其中，所述蒸煮罐的蒸汽压力为1.0-5.0MPa，温度为100-200℃，保压1-30min，再将压力提高到5.0-10.0MPa后，突然卸压进...

【专利技术属性】
技术研发人员：金春德，孙庆丰，李景鹏，姚秋芳，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33