专利名称：一种强化木陶瓷的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种木陶瓷的制备方法。
背景技术：
木陶瓷是一种高效利用木材“三剩物”制得的新材料，可促进木材的利用率，利于环境保护，近些年引起了科研人员越来越多的重视。但现有工艺制备出的木陶瓷力学强度差，易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果低，而且生产工艺繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有木陶瓷力学强度差，易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果低，生产工艺繁琐的问题，而提供的一种强化木陶瓷的制备方法。本发明通过以下步骤实现(一)树脂浸渍将木质纤维或木粉放入质量百分比为5％-50％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率低于25％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取5-50份至少100目的强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木质纤维或木粉均匀混合；(三)热压成型在130℃-200℃，1.0MPa-8.0MPa的条件下进行热压，保持1-20min；(四)烧结a.真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa或b.氮气保护烧结将成型的半成品放入烧结炉中，充入氮气、压力为常压；再都以1-10℃/min的平均升温速度加热至600-2500℃，最后降至室温，即得到强化木陶瓷。
本发明制作出的强化木陶瓷耐磨性和力学强度高，不易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果好，生产工艺简单。本发明的目的是为了解决现有木陶瓷力学强度差，易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果低，生产工艺繁琐的问题，而提供的一种强化木陶瓷的制备方法。本发明通过以下步骤实现(一)树脂浸渍将木质纤维或木粉放入质量百分比为5％-50％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率低于25％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取5-50份至少100目的强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木质纤维或木粉均匀混合；(三)热压成型在130℃-200℃，1.0MPa-8.0MPa的条件下进行热压，保持1-20min；(四)烧结a.真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa或b.氮气保护烧结将成型的半成品放入烧结炉中，充入氮气、压力为常压；再都以1-10℃/min的平均升温速度加热至600-2500℃，最后降至室温，即得到强化木陶瓷。
本发明制作出的强化木陶瓷耐磨性和力学强度高，不易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果好，生产工艺简单。
图1是三种木陶瓷电磁屏蔽性能的检测结果图，图中粗实线为空白对照样木陶瓷，图中细实线为加入强化材料Zn粉的木陶瓷，图中虚线为加入强化材料Fe粉的木陶瓷。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式通过以下步骤实现(一)树脂浸渍将木质纤维或木粉放入质量百分比为5％-50％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率低于25％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取5-50份至少100目的强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木质纤维或木粉均匀混合；(三)热压成型在130℃-200℃，1.0MPa-8.0MPa的条件下进行热压，保持1-20min；(四)烧结a.真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa或b.氮气保护烧结将成型的半成品放入烧结炉中，充入氮气、压力为常压；再都以1-10℃/min的平均升温速度加热至600-2500℃，最后降至室温，即得到强化木陶瓷。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中将木质纤维或木粉放入质量百分比为15％-35％的酚醛树脂中。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中将木质纤维或木粉放入质量百分比为25％的酚醛树脂中。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中将木质纤维或木粉放入质量百分比为10％的酚醛树脂中。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中将木质纤维或木粉放入质量百分比为40％的酚醛树脂中。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中完全浸透酚醛树脂的木质纤维或木粉干燥至含水率低于15％。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中完全浸透酚醛树脂的木质纤维或木粉干燥至含水率低于5％。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中完全浸透酚醛树脂的木质纤维或木粉干燥至含水率为10％。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(一)中完全浸透酚醛树脂的木质纤维或木粉干燥至含水率为3％。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取15-40份强化材料。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取20份强化材料。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取45份强化材料。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取30份强化材料。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取10份强化材料。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(二)对已经与强化材料均匀混合的木质纤维或木粉喷胶，喷胶量为绝干木质纤维或绝干木粉质量的0％-20％。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一或十五的不同点是步骤(二)对已经与强化材料均匀混合的木质纤维或木粉喷胶，喷胶量为绝干木质纤维或绝干木粉质量的10％。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一或十五的不同点是步骤(二)对已经与强化材料均匀混合的木质纤维或木粉喷胶，喷胶量为绝干木质纤维或绝干木粉质量的15％。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
一或十五的不同点是步骤(二)对已经与强化材料均匀混合的木质纤维或木粉喷胶，喷胶量为绝干木质纤维或绝干木粉质量的5％。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是强化材料是金属Fe、Zn、AL或Cu粉末中的一种。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
一或十九的不同点是强化材料为200-400目。
具体实施方式
二十一本实施方式与具体实施方式
一或十九的不同点是强化材料为300目。
具体实施方式
二十二本实施方式与具体实施方式
一或十九的不同点是强化材料为150目。
具体实施方式
二十三本实施方式与具体实施方式
一或十九的不同点是强化材料为250目。
具体实施方式
二十四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中在150℃-180℃，3.0MPa-7.0MPa的条件下进行热压，保持5-15min。
具体实施方式
二十五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中在165℃，6.0MPa的条件下进行热压，保持7min。
具体实施方式
二十六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中在140℃，8.0MPa的条件下进行热压，保持3min。
具体实施方式
二十七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中在190℃，2.0MPa的条件下进行热压，保持18min。
具体实施方式
二十八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(三)中在170℃，7.0MPa的条件下进行热压，保持10min。
具体实施方式
二十九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中平均升温速度为3-7℃/min。
具体实施方式
三十本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中平均升温速度为5℃/min。
具体实施方式
三十一本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中平均升温速度为9℃/min。
具体实施方式
三十二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中平均升温速度为2℃/min。
具体实施方式
三十三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至800-2000℃。
具体实施方式
三十四本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至1000-1800℃。
具体实施方式
三十五本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至1400℃。
具体实施方式
三十六本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至700℃。
具体实施方式
三十七本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至2200℃。
具体实施方式
三十八本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)中加热至600℃。
具体实施方式
三十九本实施方式与具体实施方式
一的不同点是步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力0h-3h，再降至室温。
具体实施方式
四十本实施方式与具体实施方式
一或三十九的不同点是步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力1-2h，再降至室温。
具体实施方式
四十一本实施方式与具体实施方式
一或三十九的不同点是步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力1.5h，再降至室温。
具体实施方式
四十二本实施方式与具体实施方式
一或三十九的不同点是步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力2.5h，再降至室温。
具体实施方式
四十三本实施方式与具体实施方式
一或三十九的不同点是步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力0.5h，再降至室温。
具体实施方式
四十四本实施方式A样加强化材料Zn粉(一)树脂浸渍将木质纤维放入质量百分比为20％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率为12％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木质纤维取5份200目的Zn粉作强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木质纤维均匀混合，喷胶，喷胶量为绝干木质纤维质量的5％；(三)热压成型在165℃、3.0Mpa的条件下热压7min；(四)真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa，起始温度为24℃，以3℃/min的升温速度加热至120℃，保持15min，再以2℃/min的升温速度加热至800℃，保持1h，再降至室温，即得到加入Zn粉的强化木陶瓷。
本实施方式B样加强化材料Fe粉(一)树脂浸渍将木粉放入质量百分比为20％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率为12％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木粉取5份200目的Fe粉作强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木粉均匀混合，喷胶，喷胶量为绝干木质纤维质量的5％；(三)热压成型在165℃、3.0Mpa的条件下热压7min；(四)真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa，起始温度为24℃，以3℃/min的升温速度加热至120℃，保持15min，再以2℃/min的升温速度加热至800℃，保持1h，再降至室温，即得到加入Fe粉的强化木陶瓷。
本实施方式C样不加强化材料为空白对照样。
本实施方式进行检测，A样样品的抗压强度提高到13.9Mpa，硬度提高到11.2Mpa；B样样品的抗压强度提高到14.5Mpa，硬度提高到14.8Mpa；C样样品的抗压强度仅为8.8Mpa，硬度仅为9.6Mpa。三种木陶瓷电磁屏蔽性能的检测结果如图1所示，证明本实施方式中加入强化材料的木陶瓷的电磁屏蔽性能明显优于空白对照样。
权利要求
1.一种强化木陶瓷的制备方法，其特征是它通过以下步骤实现(一)树脂浸渍将木质纤维或木粉放入质量百分比为5％-50％的酚醛树脂中至完全浸透，并干燥至含水率低于25％；(二)强化材料复合按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取5-50份至少100目的强化材料，并与酚醛树脂浸渍后的木质纤维或木粉均匀混合；(三)热压成型在130℃-200℃，1.0MPa-8.0MPa的条件下进行热压，保持1-20min；(四)烧结a.真空烧结将成型的半成品放入真空烧结炉中，抽真空至绝对压力低于104Pa或b.氮气保护烧结将成型的半成品放入烧结炉中，充入氮气、压力为常压；再都以1-10℃/min的平均升温速度加热至600-2500℃，最后降至室温，即得到强化木陶瓷。
2.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(一)中将木质纤维或木粉放入质量百分比为15％-35％的酚醛树脂中。
3.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(二)中按重量比每100份绝干木质纤维或绝干木粉取15-40份强化材料。
4.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(二)还包括对已经与强化材料均匀混合的木质纤维或木粉喷胶，喷胶量为绝干木质纤维或绝干木粉质量的0％-20％。
5.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于强化材料是金属Fe、Zn、AL或Cu粉末中的一种。
6.根据权利要求1或5所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征是强化材料为200-400目。
7.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(三)中在150℃-180℃，3.0MPa-7.0MPa的条件下进行热压，保持5-15min。
8.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(四)中平均升温速度为3-7℃/min。
9.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(四)中加热至800-2000℃。
10.根据权利要求1所述的强化木陶瓷的制备方法，其特征在于步骤(四)加热至所需温度后保持此温度和压力0h-3h，再降至室温。
全文摘要
一种强化木陶瓷的制备方法，它涉及一种木陶瓷的制备方法。它解决了现有木陶瓷力学强度差，易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果低和生产工艺繁琐的问题。它通过以下步骤实现(一)树脂浸渍将木质纤维或木粉放入酚醛树脂中完全浸透，并干燥至含水率＜25％；(二)强化材料复合取至少100目的强化材料与酚醛树脂浸渍后的木质纤维或木粉均匀混合；(三)热压成型在130℃－200℃，1.0MPa－8.0MPa的条件下进行热压，保持1－20min；(四)烧结真空烧结或氮气保护烧结，即得到强化木陶瓷。本发明制作出的强化木陶瓷耐磨性和力学强度高，不易产生变形和裂纹，电磁屏蔽效果好，生产工艺简单。
文档编号B27N3/00GK1970260SQ20051001057
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者李坚, 李淑君 申请人:东北林业大学