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CN111943564B - 一种多功能的竹炭板及制备方法 - Google Patents

一种多功能的竹炭板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能竹炭板及制备方法，板材包括以下按照重量配比组成的原料：竹炭粉40‑50份，竹质活性炭粉5‑10份，竹粉5‑10份，热塑性树脂28‑48份，硬脂酸2份。所述竹粉经过烘焙处理，所述竹质活性炭粉经过二次高温炭化处理。本发明还公开了所述板材的制备工艺，包括配料、混料、烘焙工艺、高温炭化工艺、造粒、再混料、挤出成型等工艺步骤。本发明的实施有效提高了竹炭板的抗弯强度和电磁屏蔽性能。

Description

一种多功能的竹炭板及制备方法
技术领域
本发明涉及人造板加工技术领域，具体是一种多功能的竹炭板及制备方法。
背景技术
我国是一个竹材工业大国，有丰富的竹资源制备竹炭及竹炭复合材料。传统的竹炭板由竹炭和水泥或者竹炭和聚氯乙烯树脂复合，其抗弯强度低，不能抗静电，不能屏蔽电磁波，仅能代替木质装饰材料在墙板、吊顶等非承重的地方使用。而木质资源的短缺，迫切需要其它类型的装饰材料代替其在家具装饰装修中的使用，目前石塑板、木塑板在家具装饰装修中逐渐的被运用。
随着电子信息和通讯技术的高速发展，电子设备被广泛的应用在生活中，近年来信息泄露及电磁干扰的问题也日益严重，因此采取相关措施屏蔽电磁波及保护信息非常重要。
因此，针对以上现状，迫切需要开发一种多功能的竹炭板及制备方法，以克服当前实际应用中的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能的竹炭板及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多功能的竹炭板，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：
竹炭粉40-50份，竹质活性炭粉5-10份，竹粉5-10份，热塑性树脂28-48份，硬脂酸2份；
竹炭粉：由毛竹在土窑中炭化制得，炭化最高温度700-800℃，其密度在0.6-0.75g/cm3，灰分小于3％，比表面积100-150m2/g，粒径80-200目，电导率大于1S/cm；
竹粉：竹粉在炭化炉中210℃-320℃烘焙后制备竹炭板，粒径30-50目；
竹质活性炭粉：竹质活性炭粉经过二次高温炭化处理后制备竹炭板，取竹质活性炭粉在炭化炉中1300-1500℃炭化。
作为本发明进一步的方案：所述竹质活性炭粉比表面积在850-1100m2/g，平均孔径在2-4nm。
作为本发明进一步的方案：所述竹粉由竹材在炭化炉中210℃-320℃烘焙1-3h所得。
作为本发明进一步的方案：所述二次高温炭化处理的升温速度3-5℃/min，炭化温度1300-1400℃，炭化时间0.5-2h。
一种多功能的竹炭板的制备方法，具体包括以下步骤：
S1,配料：竹炭粉40-50份，竹质活性炭粉5-10份，竹粉5-10份，热塑性树脂28-48份，硬脂酸2份；
S2,竹质活性炭粉二次高温炭化处理，竹粉烘焙处理；
S3,混料，将竹炭粉、烘焙后的竹粉，热塑性树脂，硬脂酸在高速搅拌机中搅拌5-10min；
S4,熔融造粒，将S3的混合物置于双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后造粒，粒径10-20目；
S5,再混料，将S4的颗粒在高速搅拌机中搅拌30-50s后加入S2高温炭化后的竹质活性炭粉，再搅拌1-2min；
S6,挤出成型，取S5的混合料在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出模具为板材状，挤出的板材经过水冷后，竹炭板成型。
作为本发明进一步的方案：所述热塑性树脂是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乳酸中的一种或多种。
作为本发明所得的竹炭板抗弯强度达到37-49Mpa，电磁屏蔽性能27-35dB。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用土窑竹炭为主体与热塑性树脂复合，并添加竹粉、竹活性炭、硬脂酸，通过烘焙、高温炭化、混料、熔融挤出等工序制备出一种多功能的竹炭板。本发明选定的土窑竹炭其密度高、具有导电性且灰分含量低，还具有一定的比表面积，其可以与热塑性树脂形成良好的机械结合并且在竹炭板中形成导电网络。由于其比表面积在100-150m2/g，可以充分的与热塑性树脂复合。比表面积过大过小都会影响其与热塑性树脂的复合，从而导致竹炭板强度低。
竹炭是刚性粒子，其与热塑性塑料复合后，竹炭板呈刚性，抗弯强度低。竹粉具有一定的纤维长度，具有提高抗弯强度的潜力，但是竹粉是极性的，极性竹粉反而会减低抗弯强度。将竹粉进行烘焙处理可以保留竹粉的纤维状并使得竹粉中的极性官能团脱落，竹粉转变成非极性材料，烘焙后部分竹粉还含有竹焦油。烘焙后的竹粉呈非极性、含焦油、纤维状，其可以显著增强竹炭板的抗弯强度。
竹质活性炭，其具有丰富的微孔结构，在二次高温炭化中，其微孔结构会坍塌，并合并成大孔，比表面积大幅降低，大孔结构正是本发明所需要的。本发明的二次高温炭化使得的竹质活性炭具有有分布均匀、显著的微米级大孔，该结构使得热塑性树脂可以流入其微米孔中形式紧密的结合，其在粘合结构上显著改性了竹炭板抗弯强度。
竹炭板中的竹炭粉含量多、竹质活性炭粉含量少，且竹质活性炭粉细、密度小，这使得竹质活性炭粉末难以在物料中混合均匀。本发明先将竹炭粉、烘焙后的竹粉，热塑性树脂熔融混合造粒，造粒后先将其搅拌30s,再加入活性炭粉搅拌，最后进行竹炭板挤出成型。该工艺有效解决了活性炭粉在竹炭板中分散不均匀、团聚的问题。此外，二次高温炭化的竹活性炭其导电性大于土窑竹炭，该分散工艺，进一步使得竹质活性炭增强竹炭板的导电性能。
本发明的技术实施，增强了竹炭板的强度和导电性能，解决了竹活性炭粉末在竹炭板中分散不均匀的问题。竹炭的导电性能为竹炭板的抗静电、电磁屏蔽功能带来了有利保障。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1。
一种多功能的竹炭板，由以下重量份数的原料组成：竹炭粉40份，竹质活性炭粉5份，竹粉5份，热塑性树脂48份，硬脂酸2份；
竹炭粉：由毛竹在土窑中炭化制得，炭化最高温度700-800℃，其密度在0.6-0.75g/cm3，灰分小于3％，比表面积100-150m2/g，粒径80目，电导率大于1S/cm；
竹粉：竹粉在炭化炉中300℃烘焙2h后制备竹炭板，粒径50目；
竹质活性炭粉,比表面积860m2/g，平均孔径在2-4nm。3℃/min升温至1300℃二次高温炭化处理1h后制备竹炭板。
一种多功能的竹炭板的制备方法，具体包括以下步骤：
S1,配料：竹炭粉40份，竹质活性炭粉5份，竹粉5份，热塑性树脂48份，硬脂酸2份；
S2,竹质活性炭粉二次高温炭化处理，竹粉烘焙处理；
S3,混料，将竹炭粉、烘焙后的竹粉，热塑性树脂，硬脂酸在高速搅拌机中搅拌5-10min；
S4,熔融造粒，将S3的混合物置于双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后造粒，粒径10-20目；
S5,再混料，将S4的颗粒在高速搅拌机中搅拌30s后加入S2高温炭化后的竹质活性炭粉，再搅拌1-2min；
S6,挤出成型，取S5的混合料在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出模具为板材状，挤出的板材经过水冷后，竹炭板成型。
所述热塑性树脂是聚乙烯。
实施例2。
一种多功能的竹炭板，由以下重量份数的原料组成：竹炭粉50份，竹质活性炭粉10份，竹粉7份，热塑性树脂31份，硬脂酸2份；
竹炭粉：由毛竹在土窑中炭化制得，炭化最高温度700-800℃，其密度在0.6-0.75g/cm3，灰分小于3％，比表面积100-150m2/g，粒径80目，电导率大于1S/cm；
竹粉：竹粉在炭化炉中300℃烘焙2h后制备竹炭板，粒径50目；
竹质活性炭粉,比表面积900m2/g，平均孔径在2-4nm。3℃/min升温至1400℃二次高温炭化处理1h后制备竹炭板。
一种多功能的竹炭板的制备方法，具体包括以下步骤：
S1,配料：竹炭粉50份，竹质活性炭粉10份，竹粉7份，热塑性树脂31份，硬脂酸2份；
S2,竹质活性炭粉二次高温炭化处理，竹粉烘焙处理；
S3,混料，将竹炭粉、烘焙后的竹粉，热塑性树脂，硬脂酸在高速搅拌机中搅拌5-10min；
S4,熔融造粒，将S3的混合物置于双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后造粒，粒径10-20目；
S5,再混料，将S4的颗粒在高速搅拌机中搅拌30s后加入S2高温炭化后的竹质活性炭粉，再搅拌1-2min；
S6,挤出成型，取S5的混合料在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出模具为板材状，挤出的板材经过水冷后，竹炭板成型。
所述热塑性树脂是聚乙烯。
性能对比：实施例1抗弯强度49Mpa，1mm厚度竹炭板电磁屏蔽效能27dB；
实施例2抗弯强度37Mpa，1mm厚度竹炭板电磁屏蔽效能35dB。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种多功能的竹炭板，其特征在于：由以下重量份数的原料组成：
竹炭粉40-50份，竹质活性炭粉5-10份，竹粉5-10份，热塑性树脂28-48份，硬脂酸2份；
竹炭粉：由毛竹在土窑中炭化制得，炭化最高温度700-800℃，其密度在0.6-0.75g/cm3，灰分小于3％，比表面积100-150m2/g，粒径80-200目，电导率大于1S/cm；
竹粉：竹粉在炭化炉中210℃-320℃烘焙后制备竹炭板，粒径30-50目；
竹质活性炭粉：所述竹质活性炭粉比表面积在850-1100m2/g，平均孔径在2-4nm；竹质活性炭粉经过二次高温炭化处理后制备竹炭板，取竹质活性炭粉在炭化炉中1300-1500℃炭化；
所得的竹炭板抗弯强度达到37-49Mpa，电磁屏蔽性能27-35dB。
2.根据权利要求1所述的一种多功能的竹炭板，其特征在于：所述竹粉由竹材在炭化炉中210℃-320℃烘焙1-3h所得。
3.根据权利要求1所述的一种多功能的竹炭板，其特征在于：所述二次高温炭化处理的升温速度3-5℃/min，炭化温度1300-1400℃，炭化时间0.5-2h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多功能的竹炭板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1,配料：竹炭粉40-50份，竹质活性炭粉5-10份，竹粉5-10份，热塑性树脂28-48份，硬脂酸2份；
S2,竹质活性炭粉二次高温炭化处理，竹粉烘焙处理；
S3,混料，将竹炭粉、烘焙后的竹粉，热塑性树脂，硬脂酸在高速搅拌机中搅拌5-10min；
S4,熔融造粒，将S3的混合物置于双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后造粒，粒径10-20目；
S5,再混料，将S4的颗粒在高速搅拌机中搅拌30-50S后加入S2高温炭化后的竹质活性炭粉，再搅拌1-2min；
S6,挤出成型，取S5的混合料在双螺杆挤出机中熔融共混后挤出，挤出模具为板材状，挤出的板材经过水冷后，竹炭板成型。
5.根据权利要求1所述的一种多功能的竹炭板，其特征在于：所述热塑性树脂是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乳酸中的一种或多种。
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