【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及竹木复合材料，具体涉及一种高强度竹木复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、我国的竹材资源丰富，产量和面积均居世界第一。竹材又具有强度高、硬度大、韧性好、耐磨等优良性能，作为工程材料具有广阔的应用前景。但同时竹子具有径级小、壁薄中空、规则性差等缺点。竹材外壁的维管束尺寸小且密集、薄壁细胞小而少，内壁的维管束尺寸大而疏松、薄壁细胞多，导致竹材径向外壁和内壁的密度相差1倍以上，力学性能也随之相差数倍。根据竹材这种特殊的组织结构，刨除竹壁表面微薄蜡质成分，制取近青面厚度1.5mm的近青竹篾，不仅使其具有高的力学性能，材质上，也更加均匀。但是，硬度较大的木材大多是产于原始森林，其生长期大多在百年以上，这些树木是我们人类宝贵的生物资源，一旦砍伐，恢复困难，对生态环境造成了严重的影响，因此，如何开发一种将竹材和木材单元材料通过科学的结构设计，尽量减少木材的添加，并添加合适的增强剂能够实现复合材料更高强度的目标的方案，制备出高强度竹木复合材料将具有应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种高强度竹木复合材料及其制备方法，具有力学性能佳，具有较好的抗菌防腐、耐磨阻燃、防水防潮、耐紫外线、耐老化性能，胶合强度大，木粉添加量较低，更加有利于可持续发展，具有广阔的应用前景。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供一种高强度竹木复合材料的制备方法，通过硅烷偶联剂改性硅溶胶，加入经过硅烷偶联剂改性的la2o3掺杂zno纳米粉和丙烯酸单体
4、作为本专利技术的进一步改进，包括以下步骤：
5、s1. 改性硅溶胶的制备：将正硅酸乙酯加入乙醇水溶液中，加入催化剂和第一硅烷偶联剂，加热搅拌反应，陈化静置，制得改性硅溶胶；
6、s2. la2o3掺杂zno纳米粉的制备：将硝酸镧、硝酸锌加入水中，调节溶液ph值为碱性，加热搅拌反应，陈化静置，离心，洗涤，干燥，煅烧，制得la2o3掺杂zno纳米粉；
7、s3. 改性la2o3掺杂zno纳米粉的制备：将步骤s2制得的la2o3掺杂zno纳米粉加入乙醇水溶液中，加入第二硅烷偶联剂，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得改性la2o3掺杂zno纳米粉；
8、s4. 改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的制备：将步骤s1制得的改性硅溶胶、步骤s3制得的改性la2o3掺杂zno纳米粉加入水中，加入丙烯酸单体，惰性气体保护下，加入引发剂，加热搅拌反应，减压除去部分溶剂，制得改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂；
9、s5. 改性竹木粉的制备：将竹粉和木粉混合加入水中，加入偶联剂，加热搅拌反应，制得改性竹木粉；
10、s6. 成型：将步骤s5制得的改性竹木粉加入改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂中，搅拌混合均匀，超声处理，热压成型，干燥，制得竹木复合材料；
11、s7. 高强度竹木复合材料的制备：将步骤s6制得的竹木复合材料表面涂覆一层桐油，干燥，制得高强度竹木复合材料。
12、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中所述正硅酸乙酯、催化剂和第一硅烷偶联剂的质量比为15-20:2-4:3-5，所述催化剂选自三乙胺、丁胺、丙二胺中的至少一种，所述第一硅烷偶联剂为kh570和kh550的混合物，质量比为7-10:2-3，所述加热搅拌反应的温度为60-70℃，时间为5-7h，所述陈化静置的时间为10-14h。
13、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中所述硝酸镧、硝酸锌的质量比为1-2:17-22，所述调节溶液ph值为8.5-9，所述加热搅拌反应的温度为70-80℃，时间为2-4h，所述陈化静置的时间为10-12h。
14、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中所述la2o3掺杂zno纳米粉、第二硅烷偶联剂的质量比为12-15:2-4，所述第二硅烷偶联剂为kh570和kh792的混合物，质量比为8-10:1-3，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-3h。
15、作为本专利技术的进一步改进，步骤s4中所述改性硅溶胶、改性la2o3掺杂zno纳米粉、丙烯酸单体、引发剂的质量比为20-30:4-6:32-37:0.5-1，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为60-70℃，时间为3-5h；所述改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的相对密度为1.12-1.17，所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸-2-羟基乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯，质量比为12-15:7-10:3-5:2-3。
16、作为本专利技术的进一步改进，步骤s5中所述竹粉、木粉、偶联剂的质量比为15-20:4-6:1-2，所述偶联剂为kh550和铝酸酯偶联剂dl-411的混合物，质量比为7-10:2-4，所述加热搅拌反应的温度为45-55℃，时间为1-3h。
17、作为本专利技术的进一步改进，步骤s6中所述改性竹木粉、改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的质量比为12-15:10-13，所述超声处理的功率为700-1000w，时间为10-15min，所述热压成型的温度为145-155℃，压力为5.5-7mpa，时间为10-20min；步骤s7中所述桐油的涂覆量为0.03-0.05g/cm2。
18、10.作为本专利技术的进一步改进，具体包括如下步骤：
19、s1. 改性硅溶胶的制备：将15-20重量份正硅酸乙酯加入100重量份50wt%乙醇水溶液中，加入2-4重量份催化剂和3-5重量份第一硅烷偶联剂，加热至60-70℃，搅拌反应5-7h，陈化静置10-14h，制得改性硅溶胶；
20、所述第一硅烷偶联剂为kh570和kh550的混合物，质量比为7-10:2-3；
21、s2. la2o3掺杂zno纳米粉的制备：将1-2重量份硝酸镧、17-22重量份硝酸锌加入200重量份水中，调节溶液ph值为8.5-9，加热至70-80℃，搅拌反应2-4h，室温陈化静置10-12h，离心，洗涤，干燥，煅烧，制得la2o3掺杂zno纳米粉；
22、s3. 改性la2o3掺杂zno纳米粉的制备：将12-15重量份步骤s2制得的la2o3掺杂zno纳米粉加入100重量份50wt%乙醇水溶液中，加入2-4重量份第二硅烷偶联剂，加热至40-50℃，搅拌反应1-3h，离心，洗涤，干燥，制得改性la2o3掺杂zno纳米粉；
23、所述第二硅烷偶联剂为kh570和kh792的混合物，质量比为8-10:1-3；
24、s4. 改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的制备：将20-30重量份步骤s1制得的改性硅溶胶、4-6重量份步骤s3制得的改性la2o3掺杂zno纳米粉加入100重量份水中，加入32-37重量份丙烯酸单体，惰性气体保护下，加入0.5-1重量份引发剂，加热至60-70℃，搅拌反应3-5h，减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度竹木复合材料的制备方法，其特征在于，通过硅烷偶联剂改性硅溶胶，加入经过硅烷偶联剂改性的La2O3掺杂ZnO纳米粉和丙烯酸单体，引发聚合制得改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂，加入经过偶联剂改性的竹木粉，超声处理，热压成型，涂覆桐油，干燥，制得高强度竹木复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述正硅酸乙酯、催化剂和第一硅烷偶联剂的质量比为15-20:2-4:3-5，所述催化剂选自三乙胺、丁胺、丙二胺中的至少一种，所述第一硅烷偶联剂为KH570和KH550的混合物，质量比为7-10:2-3，所述加热搅拌反应的温度为60-70℃，时间为5-7h，所述陈化静置的时间为10-14h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述硝酸镧、硝酸锌的质量比为1-2:17-22，所述调节溶液pH值为8.5-9，所述加热搅拌反应的温度为70-80℃，时间为2-4h，所述陈化静置的时间为10-12h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述改性硅溶胶、改性La2O3掺杂ZnO纳米粉、丙烯酸单体、引发剂的质量比为20-30:4-6:32-37:0.5-1，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为60-70℃，时间为3-5h；所述改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的相对密度为1.12-1.17，所述丙烯酸单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸-2-羟基乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯，质量比为12-15:7-10:3-5:2-3。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述竹粉、木粉、偶联剂的质量比为15-20:4-6:1-2，所述偶联剂为KH550和铝酸酯偶联剂DL-411的混合物，质量比为7-10:2-4，所述加热搅拌反应的温度为45-55℃，时间为1-3h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述改性竹木粉、改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂的质量比为12-15:10-13，所述超声处理的功率为700-1000W，时间为10-15min，所述热压成型的温度为145-155℃，压力为5.5-7Mpa，时间为10-20min；步骤S7中所述桐油的涂覆量为0.03-0.05g/cm2。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的高强度竹木复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度竹木复合材料的制备方法，其特征在于，通过硅烷偶联剂改性硅溶胶，加入经过硅烷偶联剂改性的la2o3掺杂zno纳米粉和丙烯酸单体，引发聚合制得改性硅溶胶-丙烯酸酯胶黏剂，加入经过偶联剂改性的竹木粉，超声处理，热压成型，涂覆桐油，干燥，制得高强度竹木复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述正硅酸乙酯、催化剂和第一硅烷偶联剂的质量比为15-20:2-4:3-5，所述催化剂选自三乙胺、丁胺、丙二胺中的至少一种，所述第一硅烷偶联剂为kh570和kh550的混合物，质量比为7-10:2-3，所述加热搅拌反应的温度为60-70℃，时间为5-7h，所述陈化静置的时间为10-14h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述硝酸镧、硝酸锌的质量比为1-2:17-22，所述调节溶液ph值为8.5-9，所述加热搅拌反应的温度为70-80℃，时间为2-4h，所述陈化静置的时间为10-12h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述la2o3掺杂zno纳米粉、第二硅烷偶联剂的质量比为12-15:2-4，所述第二硅烷偶联剂为kh570和kh792的混合物，质量比为8-10:1-3，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为1-3h。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋永奇，葛立军，王婴，张兆亮，邵明亮，国现军，霍子微，李晓升，单文辉，马建堂，杨普，蒋俊，陈健翔，
申请(专利权)人：湖南鲁丽木业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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