一种夹芯竹基纤维复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种夹芯竹基纤维复合材料，并提供了制造方法，以竹材、胶黏剂和聚合物为原料，首先，将竹材加工成竹基纤维复合材料；之后，将竹基纤维复合材料通过重组复合形成空心方柱；而后，在空心方柱中填充聚合物，并使聚合物固化形成泡沫，从而制造而成的夹芯竹基纤维复合材料，本发明专利技术解决了竹基纤维复合材料性能过剩和二次复合过程因胶合不良导致强度衰减等阻碍竹基纤维复合材料用于结构材的技术瓶颈，这种夹芯竹基纤维复合材料可以用于梁、柱、家具和大尺寸室外地板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人造板行业中的人造板及其制造
，尤其适用于力学性能要求高，规格尺寸大的梁、柱、家具和地板等建筑和工程结构材。
技术介绍
竹基纤维复合材料是将竹材经过疏解形成纤维化竹单板后，再经过干燥、浸胶、干燥、组坯和胶合等工序加工而成的一种新型建筑和工程结构材。这种材料静曲强度可以达到350MPa以上，拉伸强度达到360MPa以上，压缩强度达到140MPa以上，弹性模量达到27GPa.木材工业，2011，25(1):6-8，29]，具有良好的物理力学性能，将竹基纤维复合材料直接用于梁、柱、家具和地板等，往往造成强度过剩，造成浪费；在组成的过程中，这种材料的密度达到1.05 1.30g/cm3,由于材料自重比较大，容易造成使用不方便。其次，竹基纤维复合材料的生产工艺主要分为两大类:一类是冷成型、热固化工艺，简称冷压工艺；二是借鉴人造板传统热压工艺，形成的竹基纤维复合材料热压工艺。由于受冷压机和热压机设备的规格尺寸的限制，目前，竹基纤维复合材料的规格尺寸均较小，如冷压法生产的竹基纤维复合材料方料常用的规格尺寸(长X宽X厚)为:193cmX10.5X15.0和200cmX14.5cmX15.0 ;热压工艺生产的竹基纤维复合材料常规尺寸(长X宽X厚)为:244cmX122cmX (1.5_4) cm，最大幅面也只能达到500X 120CmX5Cm(于文吉，我国竹基纤维复合材料产业发展现状与趋势分析，木材工业，2012，26 (I):11-14)。这样的规格尺寸难以满足结构材如梁、柱、大型家具和大规格地板的规格要求。再者，大规格的结构材通常由小规格的材料采用纵向接长，横向拼宽，和重组复合胶接而成。胶接不良会导致板材性能的下降，胶接常见的缺陷类型包含:脱胶、裂缝、空袭、胶层厚度变异、固化不完全和表面制备缺陷等，其中，脱胶、裂缝和表面制备缺陷是主要的。影响复合材料胶接强度的主要因素有:被连接件的材料种类、被连接件的刚度比和热膨胀系数等因素的影响，只要有可能尽量使被胶接件的刚度近似相等，热膨胀和吸湿膨胀相近(益小苏，复合材料手册，化学工业出版社，2009)。中国专利201010243351.7,201020279829.7,201020279815.5 提供了一种采用小径木通过指接或斜接制·造小径木重组结构材及其制造方法，采用这种方法可以将小径木加工成大规格的重组结构材。但这种工艺在二次胶合时形成的胶层胶合性能不稳定，具有一定的变异性，一些板材胶层可能出现开裂、开胶等现象；另一些板材存则可能出现胶合强度低，物理力学性能损失大等问题。通过分析，导致上述现象和问题的主要原因是局部胶合不良。根据先前研究:形成良好的胶接先决条件是胶黏剂分子和被胶接材(木材)能充分接触和有效润湿(顾继友，胶黏剂与涂料，中国林业出版社，1999)。竹基纤维复合材料是一种多孔天然材料木材或竹材在较大的压力(冷压法成型压力约60MPa，热压法成型压力4 6MPa)作用下成型的,竹基纤维复合材料的密度一般大于1.0g/cm3,在环境温度和湿度变化时，会发生顺弯、翘弯、翘曲等变形，严重时会产生跳丝和开裂等现象(于文吉，我国竹基纤维复合材料产业发展现状与趋势分析，木材工业，2012，26 (I):11-14)，即使在加工过程采用砂光，也难以获得平整的胶合面；其次，在竹基纤维复合材料的制造过程中，为了使胶黏剂分布更加均匀，通常采用浸胶方法，竹束和木束通过浸胶后，表面都裹了一层胶黏剂，固化后，形成了一层不溶不熔的致密的胶层，表面润湿性下降；再者，竹基纤维复合材料强度高，硬度大，难以被压缩，但受到传统思维影响，选择胶接件时，尽量选择刚度近似相等，热膨胀和吸湿膨胀相近的材料，通常不会考虑引入除胶黏剂外的第三种材料，因此，粗糙的表面、难以压缩的胶接面和不良的润湿性在二次成型过程容易产生脱胶、裂缝、空袭、胶层厚度变异等胶接缺陷，特别是高硬度的竹基纤维复合材料局部胶合不良问题始终未能得到有效解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有工艺技术中的不足，提供夹芯竹基纤维复合材料，使其物理力学性能满足结构材性能的要求。为实现 上述目的，本专利技术采取以下技术方案:本专利技术提供一种夹芯竹基纤维复合材料，它包含两块正面板、两块侧面板、聚合物和胶黏剂，其特征是:两块正面板和两块侧面板相互胶合成截面为正方形或长方形空心方柱，所述正面板和侧面板为竹基纤维复合材料；所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述相互胶合两块正面板和两块侧面板的胶接处为90度角或45度角；所述空心方柱中间空心部分填充有由聚合物固化形成的泡沫；所述聚合物是聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚甲基丙烯酸酰胺，聚醚酰亚胺和苯次乙基丙烯腈中的一种或一种以上组成的混合物。所述相互胶合两块正面板和侧面板连接处之间设置一层木单板，所述木单板的厚度为0.1-1.5mm ;竹基纤维复合材料和木单板之间设有胶黏剂层。所述的正面板和侧面板是由竹基纤维复合材料经过纵向指接而成，纵向接长的接合面设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。还包含有纸板，所述纵向接长的竹基纤维复合材料在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，竹基纤维复合材料和纸板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。所述接长为指接接长或斜接接长。本专利技术提供一种夹芯竹基纤维复合材料的制造方法，包含以下工段:(一)原料准备、(二)空心方柱制备、(三)泡沫填充、(四)后期处理:(一 )原料准备，包含竹基纤维复合材料准备和胶黏剂调配:(I)竹基纤维复合材料准备，通过疏解、干燥、浸胶、干燥、胶合、养护、裁边、锯截和砂光工段，将竹材加工成规格竹基纤维复合材料；在浸胶工序所用的胶黏剂为浸溃用酚醛树脂；(2)将一定厚度的竹基纤维复合材料切割成4块相同宽度竹基纤维复合材料板条，每个竹基纤维复合材料的板条两侧斜切成45度角的斜面或90度角的直角，作为两块正面板和两块侧面板；(3)胶黏剂调配，将间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂的主剂和固化齐U按照100: (10-20)比例均匀混合；(二)空心方柱制备将间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂均匀地涂敷在竹基纤维复合材料两侧45度角的斜面或90度角的侧面上，将所述两块正面板和两块侧面板在相互胶合连接处按为45度角或90度角组合，经胶合成截面为正方形或长方形空心方柱；(三)泡沫填充采用喷射法，将聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚甲基丙烯酸酰胺，聚醚酰亚胺和苯次乙基丙烯腈中的一种或一种以上聚合物均匀地喷射到所述的空心方柱内的空心处，经固化形成泡沫；(四)后期处理将所述夹芯竹基纤维复合材料板坯，经过裁边、锯截、砂光等工段，加工成夹芯竹基纤维复合材料。所述夹芯竹基纤维复合材料的制造方法，在原料准备工段还包含木单板准备:通过旋切、干燥、裁边工段，将木材加工成厚度为0.1-1.5mm的木单板；若胶接处按45度角胶接，将木单板裁切成宽度为步骤(2)中所述的竹基纤维复合材料厚度1.5倍；若胶接处按90度角胶接，将木单板 裁切成宽度为步骤(2)中所述的竹基纤维复合材料厚度1.1倍；在空心方柱制备工段包含木单板与竹基纤维复合材料的胶合:将间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种夹芯竹基纤维复合材料，它包含两块正面板、两块侧面板、聚合物和胶黏剂，其特征是：两块正面板和两块侧面板相互胶合成截面为正方形或长方形空心方柱，所述正面板和侧面板为竹基纤维复合材料；所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述相互胶合两块正面板和两块侧面板的胶接处为90度角或45度角；所述空心方柱中间空心部分填充有由聚合物固化形成的泡沫；所述聚合物是聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚氨酯，聚甲基丙烯酸酰胺，聚醚酰亚胺和苯次乙基丙烯腈中的一种或一种以上组成的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余养伦，于文吉，宁其斌，
申请(专利权)人：安徽宏宇竹木制品有限公司，
类型：发明
国别省市：