本发明涉及纤维板生产领域，特别是涉及一种镁基植物纤维板及其制备方法。
背景技术：
目前，据不完全统计，世界上被利用的秸秆等农林废弃物不足2％，我国目前秸秆的利用率为33％，如果将秸秆材料制成板材，将节省很多的木材资源，因此，将秸秆进行一系列复杂的工业处理后压制成板材是未来重要研究方向之一。
氯氧镁材料具有极好的物理力学性能、防火性和耐磨性，使得这种材料在建筑工程、市政工程、交通和轻工领域得到广泛的应用。当前，氯氧镁材料通常是以氧化镁和氯化镁为成型剂，为了使镁充分、快速凝结，控制氯化镁的恰当含量至关重要，如太低，则达不到使镁充分、快速凝结的目的，氯离子含量太高，易引起板材吸潮返卤。且现有技术中的氯氧镁材料在抗折强度、抗冲击强度、干缩率、湿胀率、握螺钉力、不燃性等方面难以达到国家或行业标准要求，且易老化、易变形，因此限制了氯氧镁材料在实际生产中的使用。因此，本领域亟需一种镁基植物纤维板材料，在合理利用秸秆资源的同时，具有良好的力学性能。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中一个目的是，克服现有的镁基植物纤维板不足，提供一种镁基植物纤维板。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种镁基植物纤维板，包括，成型剂、增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂和水，其中，所述成型剂为氯化镁和氧化镁，以质量份数计，所述氯化镁为20～30份，所述氧化镁为80～100份；所述增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉组成的混合物，以质量份数计，所述粉煤灰为10～15份，所述麦秸粉为10～20份，所述高炉矿渣10～15份，所述滑石粉为1～2份，所述云母粉为1～2份；所述改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠组成的混合物，以质量份数计，所述三聚磷酸钠为1～4份，所述3-氨丙基三甲氧基硅烷1～2份，所述硅酸钠为1～2份；所述活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠组成的混合物，以质量份数计，所述氢氧化钙为0.5～1份，聚乙烯醇为0.5～1份，硫酸钠为0.5～1份；所述发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅组成的混合物，以质量份数计，所述碳酸氢钠为0.6～3份，硫酸铝为0.1～0.5份，碳化硅为0.5～1份；所述水为去离子水，以质量份数计，所述去离子水为100～120份。
作为本发明所述镁基植物纤维板的一种优选方案，其中：所述氯化镁为25份，所述氧化镁为100份，所述粉煤灰为15份，所述麦秸粉为20份，所述高炉矿渣15份，所述滑石粉为2份，所述云母粉为2份，所述三聚磷酸钠为2份，所述3-氨丙基三甲氧基硅烷1份，所述硅酸钠为1份，所述氢氧化钙为1份，所述聚乙烯醇为1份，所述硫酸钠为1份，所述碳酸氢钠为1份，硫酸铝为0.3份，碳化硅为0.5份。
作为本发明所述镁基植物纤维板的一种优选方案，其中：所述煤灰粒度100目，所述高炉矿渣粒度10μm，所述麦秸粉粒度60目，所述滑石粉为0.02mm，所述云母粉0.01mm。
作为本发明所述镁基植物纤维板的一种优选方案，其中：所述氧化镁为轻烧氧化镁，氧化镁活性60～65％。
作为本发明所述镁基植物纤维板的一种优选方案，其中：所述氯化镁为无水氯化镁、六水氯化镁中的一种或多种。
本发明另外一个目的是，克服现有的镁基植物纤维板制备方法的不足，提供一种镁基植物纤维板的制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的另外一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种镁基植物纤维板的生产方法，包括，取氯化镁20～30份置于100～120份水搅拌混合均匀，得氯化镁水溶液；向所述氯化镁水溶液中加入80～100份氧化镁后，依次加入增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂混合制成镁基植物纤维板浆料；将镁基植物纤维板浆料放入模具中，铺设1～5层二维纤维网格布或三维纤维中空织物，滚压成型；自然条件下养护24h后脱模，再在温度为15～30℃，空气湿度30～50环境下养护2天，切割、打磨工序，即得所述镁基植物纤维板。
作为本发明所述镁基植物纤维板的生产方法的一种优选方案，其中：所述增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉，其中，所述成型剂为氯化镁和氧化镁，以质量份数计，所述氯化镁为20～30份，所述氧化镁为80～100份；所述增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉组成的混合物，以质量份数计，所述粉煤灰为10～15份，所述麦秸粉为10～20份，所述高炉矿渣10～15份，所述滑石粉为2～4份，所述云母粉为2～4份；所述改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠组成的混合物，以质量份数计，所述三聚磷酸钠为1～4份，所述3-氨丙基三甲氧基硅烷1～2份，所述硅酸钠为1～2份；所述活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠组成的混合物，以质量份数计，所述氢氧化钙为0.5～1份，聚乙烯醇为0.5～1份，硫酸钠为0.5～1份；所述发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅组成的混合物，以质量份数计，所述碳酸氢钠为0.6～3份，硫酸铝为0.1～0.5份，碳化硅为0.5～1份。
作为本发明所述镁基植物纤维板的生产方法的一种优选方案，其中：所述煤灰粒度100目，所述高炉矿渣粒度10μm，所述麦秸粉粒度60目，所述滑石粉为0.02mm，所述云母粉0.01mm。
本发明有益效果：
(1)本发明采用低污染的添加材料，可以减少环境的污染，解决了传统秸秆板的环保问题，同时，本发明通过特定的工艺条件，结合成型剂、增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂协同作用，解决了传统秸秆板防潮差的问题，制得的镁基植物纤维板抗折强度和抗拉强度达到较佳水平，抗折强度达32.9mpa，抗拉强度达16.9mpa，握螺钉力达110n/m。
(2)本发明的制作工艺简单，方法简单易行、操作便捷，成本低、无污染，适合规模化生产。
(3)本发明加入了发泡剂，从而增加浆料体积，在不降低产品强度和耐火性能的情况下，降低了产品比重，减少晾晒风干时间，缩短了生产工艺，降低了生产成本。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明氧化镁为轻烧氧化镁，氧化镁活性60～65％。
实施例1
取氯化镁25份置于120份水搅拌混合均匀，得氯化镁水溶液；
向所述氯化镁水溶液中加入100份氧化镁后，依次加入增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂混合制成镁基植物纤维板浆料；
将镁基植物纤维板浆料放入模具中，铺设1～5层二维纤维网格布或三维纤维中空织物，滚压成型；
自然条件下养护24h后脱模，再在温度为15～30℃，空气湿度30～50环境下养护3天，切割、打磨工序，即得所述镁基植物纤维板。
其中，增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉，以质量份数计，粉煤灰为15份，麦秸粉为20份，高炉矿渣15份，滑石粉为2份，云母粉为2份，煤灰粒度100目，高炉矿渣粒度10μm，麦秸粉粒度60目，滑石粉为0.02mm，云母粉0.01mm；
改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠，以质量份数计，所述三聚磷酸钠为2份，3-氨丙基三甲氧基硅烷1份，所述硅酸钠为1份；
活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠，以质量份数计，氢氧化钙为1份，聚乙烯醇为1份，硫酸钠为1份；
发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅，以质量份数计，所述碳酸氢钠为2份，硫酸铝为0.3份，碳化硅为0.5份。
实施例2
取氯化镁30份置于120份水搅拌混合均匀，得氯化镁水溶液；
向所述氯化镁水溶液中加入100份氧化镁后，依次加入增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂混合制成镁基植物纤维板浆料；
将镁基植物纤维板浆料放入模具中，铺设1～5层二维纤维网格布或三维纤维中空织物，滚压成型；
自然条件下养护24h后脱模，再在温度为15～30℃，空气湿度30～50环境下养护3天，切割、打磨工序，即得所述镁基植物纤维板。
其中，增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉，以质量份数计，粉煤灰为15份，麦秸粉为20份，高炉矿渣15份，滑石粉为4份，云母粉为4份，煤灰粒度100目，高炉矿渣粒度10μm，麦秸粉粒度60目，滑石粉为0.02mm，云母粉0.01mm；
改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠，以质量份数计，三聚磷酸钠为4份，3-氨丙基三甲氧基硅烷2份，硅酸钠为2份；
活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠，以质量份数计，氢氧化钙为1份，聚乙烯醇为1份，硫酸钠为1份；
发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅，以质量份数计，碳酸氢钠为3份，硫酸铝为0.5份，碳化硅为1份。
实施例3
取氯化镁20份置于100份水搅拌混合均匀，得氯化镁水溶液；
向所述氯化镁水溶液中加入80份氧化镁后，依次加入增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂混合制成镁基植物纤维板浆料；
将镁基植物纤维板浆料放入模具中，铺设1～5层二维纤维网格布或三维纤维中空织物，滚压成型；
自然条件下养护24h后脱模，再在温度为15～30℃，空气湿度30～50环境下养护3天，切割、打磨工序，即得所述镁基植物纤维板。
其中，增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉，以质量份数计，粉煤灰为10份，麦秸粉为10份，高炉矿渣10份，滑石粉为2份，云母粉为2份，煤灰粒度100目，高炉矿渣粒度10μm，麦秸粉粒度60目，滑石粉为0.02mm，云母粉0.01mm；
改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠，以质量份数计，三聚磷酸钠为1份，所述3-氨丙基三甲氧基硅烷1份，所述硅酸钠为1份；
活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠，以质量份数计，氢氧化钙为0.5份，聚乙烯醇为0.5份，硫酸钠为0.5份；
发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅，以质量份数计，碳酸氢钠为0.6份，硫酸铝为0.1份，碳化硅为0.5份。
表1实施例1～3的成分、含量及实验结果
从表1可以看出，本发明采用氧化镁和氯化镁为成型剂，通过添加增强材料、改性剂、活化剂、发泡剂和水，制得的镁基植物纤维板，表观密度为1.18t/m3，抗折强度为32.9mpa，优于jc688-2006最低标准值10.0mpa；抗冲击强度为5.2kj/m2，优于jc688-2006最低标准值2.5j/m2；出厂含水率6.9％，优于jc688-2006最高标准值8％；湿胀率0.49％，优于jc688-2006最高标准值0.6％；握螺钉力110n/m，优于jc688-2006标准；无水珠、无返潮，符合jc688-2006标准要求，不燃性得到gb8624-1997中a级的要求。
表2对照例1～4的成分、含量及实验结果
表3对照例5～8的成分、含量及实验结果
表4对照例9～12的成分、含量及实验结果
表5对照例13～15的成分、含量及实验结果
综上，本发明中增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉组成的混合物，优选粉煤灰为10～15份，麦秸粉为10～20份，高炉矿渣10～15份，滑石粉为2～4份，云母粉为2～4份，板抗拉、抗折强度较佳，同时，发明人发现，麦秸粉，粉煤灰粒度、高炉矿渣粒度对板的抗折强度、抗拉强度影响较大(见表6)，本发明优选粉煤灰粒度100目，高炉矿渣粒度10μm，麦秸粉粒度60目，制得的板抗拉、抗折强度较佳。
表6粉煤灰、麦秸粉和高炉矿渣、粒径大小对板的性能的影响
可以看出，麦秸粉粒度对板的抗折强度、抗拉强度影响较大，且随着麦秸粉粒度变大，抗折强度变大，抗拉强度变小，可能由于麦秸粉粒度的差异影响着其在反应体系中的分散程度，粒径较小的麦秸粉在体系中分散更加均匀，因此板中氯氧镁体系内部孔隙分布均匀，板密实度更佳，从而导致试样抗拉强度更佳。随着麦秸粉粒度变大，随之长径增大，纤维长度越长，由于板中氯氧镁体系对麦秸粉有很好的亲和性，麦秸粉能填充到板中氯氧镁三元体系的骨架中，且纤维之间具有交联使得板韧性得到增强，抗折强度会增加。
高炉矿渣粒度、粉煤灰粒度对板的性能均有一定影响，其粒度越小，增大参加水化反应的面积，提高水化产物的生成量，有利于提高板的强度。但并不是高炉矿渣粒度、粉煤灰粒度越细越好，当达到一定的细度以后，板材的强度不再随着矿渣细度的提高而增大，可能由于粒度过小，矿渣内部的裂纹和空隙在粉磨过程中被焊合、压实，从而影响水化反应的进行，板材的强度不再随着矿渣细度的提高而增大。发明人还发现，当高炉矿渣粒度、粉煤灰粒度过小时，板材的抗拉强度反而有所降低，本发明优选粉煤灰粒度100目，高炉矿渣粒度10μm，麦秸粉粒度60目，制得的板抗拉、抗折强度较佳。
同时，本发明增强材料为粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣、滑石粉和云母粉组成的混合物，添加云母粉能协同粉煤灰、麦秸粉、高炉矿渣增强镁基植物纤维板的力学性能，同时赋予镁基植物纤维板优良的抗磨性、耐磨性和耐热绝缘性。
本发明聚乙烯醇为pva24-88聚乙烯醇(含量≥99.9％)，活化剂为氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠组成的混合物，协同优选氢氧化钙为0.5～1份，聚乙烯醇为0.5～1份，硫酸钠为0.5～1份，能使高炉矿渣、煤灰、滑石粉和云母粉的潜在活性被激发出来，有利于稳定的水化产物的形成和水化产物网络结构的形成，提高镁基植物纤维板的抗折强度和抗拉强度。发明人发现，矿渣在碱性溶液中时，会明显地呈现出水硬性能，氢氧化钙、聚乙烯醇和硫酸钠复合活化有较好的活化效果，与单独使用氢氧化钙相比，镁基植物纤维板的抗折强度和抗压强度都得到提高，且抗折强度的提高幅度大于抗压强度的提高幅度。可能由于镁基植物纤维板中镁基化合物在水化过程当中，镁基化合物的溶解、水化产物的生成与浆体的凝结、硬化是交错进行的，聚乙烯醇具有乳化作用，在植物纤维板中镁基化合物中掺入聚乙烯醇，聚乙烯醇分子吸附在镁基化合物表面，阻碍了镁基化合物的凝聚，产生悬浮稳定效应。
本发明中改性剂为三聚磷酸钠、3-氨丙基三甲氧基硅烷和硅酸钠，可以调节ph值，稳定氯离子，防止氯离子吸水返卤，同时，发明人发现，添加3-氨丙基三甲氧基硅烷，有利于板的强度提高，可能由于3-氨丙基三甲氧基硅烷对麦秸粉进行表面改性，改善了其与镁基化合的界面相容性，有利于板的强度提高。
本发明中发泡剂为碳酸氢钠、硫酸铝和碳化硅，优选碳酸氢钠为0.6～3份，硫酸铝为0.1～0.5份，碳化硅为0.5～1份，能有效增加镁基化合物浆料体积，且不降低产品强度和耐火性能的条件下，降低了产品比重，减少晾晒风干时间，缩短了生产工艺，降低成本。
本发明中改性剂、发泡剂、活化剂、增强材料之间存在协同作用，赋予镁基植物纤维板较好的力学性能，抗折强度和抗拉强度达到较佳水平，抗折强度32.9mpa，抗拉强度16.9mpa，握螺钉力达110n/m，无水珠、无返潮。
本发明的制作工艺简单，方法简单易行、操作便捷，成本低、无污染，适合规模化生产。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。