[发明专利]一种结构用木基石膏复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种结构用木基石膏复合材料及其制备方法，属于建筑领域。它包括刨花浸渍、含水率控制、混合、铺装、热压和养护。本发明能通过对木材单元添加酚醛树脂以提高其抗火性能和力学性能，添加硅烷偶联剂以提高木材单元和石膏的界面粘结性能，采用先热压预成型再冷压加湿养护的工艺，有利于高力学性能的针状石膏结晶形态的生成，进一步提高了木基石膏复合材料的力学性能，具有流程简单、设计合理、易于制造的优点。

技术领域

本发明属于建筑领域，具体地说，涉及一种结构用木基石膏复合材料及其制备方法。

背景技术

在我国，石膏资源十分丰富，但开发利用率较低、尽管能用于建筑业，但比例过小。我国速生木材资源丰富，自2001年2月我国实施重点地区以速生丰产用材林为主的林业重点工程以来，我国的林业可持续管理日益完善，我国木材资源短缺的局面有所缓解。

现有石膏刨花板的生产采用半干法工艺，它是由德国弗劳霍夫(Fraunhofer)木材研究所科萨茨(Kossatz)教授发明并获得专利，该工艺一直沿用至今。现有技术文献《Mechanics of Composite Materials》2014年第50卷第4期501-508页“Study on thepossibility of using vine stalk waste(Vitis Vinifera)for producing gypsumparticleboards”记载通过在石膏中复合不同比例的葡萄藤和硅酸盐水泥，制备了石膏复合材料，其静曲强度达到8.8MPa，弹性模量达到2200MPa；《林产工业》2010年第37卷第3期26-30页“麦秸/石膏复合材的工艺研究”文章报道了在石膏中复合麦秸制备复合材料的工艺，其静曲强度达到6.7MPa，弹性模量达到2435MPa；《Journal of Wood Science》2001年第47卷第6期445-450页“Gypsum particleboard reinforced with polypropylene fibers”文章采用聚丙烯纤维增强石膏，板材的静曲强度达到3.1MPa-8.5MPa，弹性模量达到1800MPa-3500MPa但上述石膏板的力学性能仍然不能满足建筑业用材的需求，力学性能较低，只能用作装饰材料，导致石膏开发利用的效率较低。因此提高建筑用石膏板的力学性能，变得亟待要解决的问题。

石膏刨花板所用原材料大多是农业或工业副产品，量大面广，且其生产过程能源消耗少，材料成本较低，生产和使用过程中均不会释放出有毒气体，是一种绿色的建筑材料。同时，石膏刨花板中的木材单元相互搭接以获得较高的物理力学性能，以及石膏单元包覆在刨花表面以保证良好的抗火性能，因此具有良好的应用前景。目前，对石膏刨花板的研究已经取得一定的成果，但总的来说，常规的石膏刨花板制造中，由于石膏刨花板制备过程中石膏和刨花两相组份需充分混合，而石膏遇水即快速结晶，为解决这一矛盾，常采用缓凝剂以延迟石膏的结晶速度，但却带来石膏晶体形态的短粗化，最终导致板材力学性能的降低，比如：中国专利申请号200610038316.5，石膏刨花板生产新工艺，材料组份包括石膏，刨花，水和缓凝剂，其工艺步骤包括：材料的搅拌、铺装成型、单张板坯加压固化、干燥，所述的加压固化温度范围为30℃-60℃。因此，现有技术中，不使用缓凝剂，无法解决石膏遇水即快速结晶的问题，导致无法制备传统意义上的是石膏刨花板。另外常规工艺条件下，石膏刨花板的力学性能虽较原石膏板有大幅提升，但力学性能仍旧较低，只能用作装饰材料，仍无法满足结构领域的需要。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的石膏复合板材力学性能无法满足结构使用，以及刨花石膏板在生产工艺存在添加缓凝剂，由此带来结构力学性能降低等的问题，本发明提供一种结构用木基石膏复合材料及其制备方法，将刨花预先用酚醛树脂浸渍，烘干后再在其表面喷涂硅烷偶联剂，再与石膏复合制备，保留了石膏抗火和木材强度兼而有之的性能，克服了石膏本身脆性大和木质复合材料耐火性能差的不足，提高了木基石膏复合材料的力学性能，符合建筑行业的结构性能需求。

2、技术方案