一種具有醒腦提神作用的功能性板材的製作方法

2023-06-27 12:32:51 1

本發明提供一種功能性板材及其製備方法，特別是一種具有醒腦提神作用的功能性板材及其製備方法。

背景技術：

目前，國內製造的合成板材，其原料絕大多數是採用雜木、板材下腳料、鋸木屑等木材類的原料；由於木材類的原料來源受環保以及其它原因的限制，其供給量不但有限，而且價格較高；所以，目前國內一些企業以及研究機構，一直不斷地在尋找人造板材及其它可用替代材料。雖然有的企業在利用農作物的秸稈在製造板材方面做一定的嘗試，但所生產出的板材無論在強度、阻燃、耐酸鹼性、耐水以及環保等方面均存在一些缺陷。

發展綠色產品，倡導綠色消費，是當今社會發展的主流，是保護環境維護生態平衡的重要環節。隨著科技的進步和經濟的發展，各個國家對環境保護越來越重視。塑料的誕生，近百年來已經成為社會發展中應用最廣泛的材料。而大量廢棄塑料對生態環境造成嚴重的汙染。同時現有技術中的板材無任何功能性，製備過程中添加甲醛等有害物質，長期在這種環境中，容易致癌；使用完成後產生大量汙染。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明目的是提供一種具有醒腦提神作用的功能性板材及其製備方法，為此，本發明採用的技術方案是：

一種具有醒腦提神作用的功能性板材，按重量份數計，原料包括：

玉米秸稈粉150-180份、小麥秸稈粉40-50份、樟樹下腳料13-17份、鍋底灰15-18份、槐角粉20-25份、聚乳酸樹脂粉160-190份、硅藻土20-25份、結合劑3-12份、阻燃劑0-2份。

所述玉米秸稈粉、小麥秸稈粉的水份含量≤5%，目數40-80目；

所述樟樹下腳料可以是樟樹皮、樟樹葉、樟樹樹幹粉碎物；為了讓製備的板材看起來更美觀並且更具有醒腦提神的作用，最好選用樟樹樹幹的木質部的粉碎物；

所述鍋底灰為玉米秸稈鍋底灰、小麥秸稈鍋底灰、高粱鍋底灰、豆秸鍋底灰，為上述植物莖幹燃燒後的殘留物或者是上述植物莖幹煙氣的積存物；小麥鍋底灰與槐角粉的加熱後結合的效果更好，使製備的板材更結實、耐用；同時小麥秸稈鍋底灰質地均勻，使得製備的板材質地更好，更勻稱，因此，優選使用小麥鍋底灰；

所述槐角粉，水份含量5-15%，過100-200目，優選100目；槐角粉的加入可以大大的增強結合劑的結合和絡合能力，特別是槐角粉和鍋底灰進行熱混後，使得各物料之間的結合更為緊密；

所述硅藻土，目數300-350目，吸油率為140-150%，緊堆密度0.4-0.6g/cm3；

所述結合劑為鋁酸酯、鈦酸酯、鈦鋁複合結合劑；

所述阻燃劑為氫氧化鎂、偏硼酸鋅的一種或幾種；

所述硅藻土，鬆散密度為0.30-0.38g/cm3，莫氏硬度為2.3-2.7，氧化鐵含量0.2-0.3。

添加入硅藻土後，可以同時產生吸附細微秸稈粉和聚乳酸樹脂的效果，進一步增強結合效果；

同時因為硅藻土有大量的空隙，樟樹香氣就可以從板材的空隙中散發出樟樹的香氣，持久的提供效果，是本發明的重要發明點。

所述具有醒腦提神作用的功能性板材的製備方法，包括以下步驟：

步驟一、磨粉

將玉米秸稈粉、小麥秸稈粉、樟樹下腳料、阻燃劑首先在超細磨粉機中進行磨粉，研磨時間20-30min，控制目數為200-300目。

步驟二、復配強化

將硅藻土與磨粉後的小麥秸稈粉、玉米秸稈粉、樟樹下腳料、阻燃劑按照原料份數送入高速混合機進行混合；控制混合溫度為70-75℃，混合時間30-50min，轉速為500-800r/min，直到樟樹下腳料散發出濃鬱樟香味即可；將阻燃劑加入超細磨粉機中，可以有效的防止溫度過高發生安全事故；

復配強化後，可以使得硅藻土的空隙變大，同時小麥秸稈粉與玉米秸稈粉因為受熱不規則形變變大，提高秸稈粉與硅藻土的結合能力；同時硅藻土與阻燃劑的復配強化，可以明顯提高阻燃劑的阻燃性能，從而大幅度降低板材中阻燃劑的使用量，節約成本。

步驟三、變性處理

將聚乳酸樹脂粉、結合劑加入球磨機中研磨30-60分鐘，得到變性處理後的聚乳酸樹脂；變性處理後的聚乳酸樹脂粉更容易與物料進行結合，有利於模壓。

步驟四、結合強化

將變性處理後的物料、復配強化後的物料、鍋底灰、槐角粉，一起送入到高速混合機中進行混合，步驟四中所述的高速混合機的溫度為60-80℃，轉速為300-1000轉/分，混合時間為5-15分鐘。

步驟五、模壓成型

所述的模壓為熱壓；所述熱壓溫度為240℃-260℃，預熱時間為20-25分鐘，模壓時間為2-4分鐘；

本發明模壓過程採用一次模壓即可成功，保證模型表面的空隙不被堵塞，製備的板材可以吸收桌面杯子濺到板材表面的水份；

同時加入硅藻土，因為硅藻土有大量的空隙，樟樹香氣就可以從板材的空隙中散發出樟樹的香氣，持久的提供效果，是本發明的重要發明點；

將混合後的原料用模壓機模壓成型為餐具粗坯，經過後續的簡單加工處理即可製成本發明需要的具有醒腦提神作用的功能性板材。

由於採用了上述技術方案，本發明達到的技術效果是：

1、本發明製備的功能性板材，樟香味持久、濃鬱，阻燃性能好，點燃時間≥27s，點燃後熄滅時間≤1.5s；抗跌落性好，10m高處跌落後，板材未發生斷裂；抗變色性好，陽光下暴曬60天後，製備的板材無變色現象；吸水性能較強，在板材表面倒入10ml水後，7秒內吸收完畢；

2、本發明製備的功能性板材製備的桌凳在教室中使用，明顯具有醒腦提神的作用，學生非常喜歡這種氣味，並且長期在這種環境中，還可以可提高學生的注意力，增強心態的穩定性；

3、本發明製備的具有醒腦提神作用的功能性板材，缺口衝擊強度為14-16kj/m2，拉伸強度為40-43mpa，斷裂伸長率為26-28%，極限氧指數為55-58%。

4、硅藻土的加入，可以同時產生吸附細微秸稈粉和聚乳酸樹脂的效果，進一步增強結合效果。

具體實施方式

實施例1一種具有醒腦提神作用的功能性板材，採用實施例1所述的原料種類，只改變原料的配比，改變為：

玉米秸稈粉150份、小麥秸稈粉40份、樟樹下腳料13份、鍋底灰15份、槐角粉20份、聚乳酸樹脂粉160份、硅藻土20-份、結合劑3-份、阻燃劑1份。

所述玉米秸稈粉、小麥秸稈粉的水份含量≤5%，目數40-80目；

所述樟樹下腳料可以是樟樹皮粉碎物；

所述鍋底灰為玉米秸稈鍋底灰、小麥秸稈鍋底灰混合物；

所述槐角粉，水份含量8%，過100目；槐角粉的加入可以大大的增強結合劑的結合和絡合能力，特別是槐角粉和鍋底灰進行熱混後，使得各物料之間的結合更為緊密；

所述硅藻土，目數300-350目，吸油率為1405%，緊堆密度0.4g/cm3；

所述結合劑為鋁酸酯結合劑；

所述阻燃劑為偏硼酸鋅；

所述硅藻土，鬆散密度為0.308g/cm3，莫氏硬度為2.3，氧化鐵含量0.3。

添加入硅藻土後，可以同時產生吸附細微秸稈粉和聚乳酸樹脂的效果，進一步增強結合效果

實施例2一種具有醒腦提神作用的功能性板材，採用實施例1所述的原料種類，只改變原料的配比，改變為：

玉米秸稈粉075份、小麥秸稈粉45份、樟樹下腳料15份、鍋底灰16份、槐角粉22份、聚乳酸樹脂粉165份、硅藻土22份、結合劑6份、阻燃劑1份。

所述玉米秸稈粉、小麥秸稈粉的水份含量≤5%，目數40-80目；

所述樟樹下腳料是樟樹樹幹的木質部的粉碎物；

所述鍋底灰為小麥鍋底灰；小麥鍋底灰與槐角粉的加熱後結合的效果更好，使製備的板材更結實、耐用；同時小麥秸稈鍋底灰質地均勻，使得製備的板材質地更好，更勻稱，因此，優選使用小麥鍋底灰；

所述槐角粉，水份含量8%，過120目；槐角粉的加入可以大大的增強結合劑的結合和絡合能力，特別是槐角粉和鍋底灰進行熱混後，使得各物料之間的結合更為緊密；

所述硅藻土，目數320目，吸油率為140%，緊堆密度0.6g/cm3；

所述結合劑為鋁酸酯；

所述阻燃劑為偏硼酸鋅；

所述硅藻土，鬆散密度為0.33g/cm3，莫氏硬度為2.5，氧化鐵含量0.2。

添加入硅藻土後，可以同時產生吸附細微秸稈粉和聚乳酸樹脂的效果，進一步增強結合效果；

同時因為硅藻土有大量的空隙，樟樹香氣就可以從板材的空隙中散發出樟樹的香氣，持久的提供效果，是本發明的重要發明點。

實施例3一種具有醒腦提神作用的功能性板材，採用實施例1所述的原料種類，只改變原料的配比，改變為：

玉米秸稈粉150份、小麥秸稈粉40份、樟樹下腳料17份、鍋底灰15份、槐角粉22份、聚乳酸樹脂粉190份、硅藻土20份、結合劑12份、阻燃劑2份。

所述玉米秸稈粉、小麥秸稈粉的水份含量≤5%，目數40-80目；

所述樟樹下腳料可以是樟樹葉粉碎物；

所述鍋底灰為玉米秸稈鍋底灰；所述玉米鍋底灰為玉米莖幹燃燒後的殘留物或者是上述植物莖幹煙氣的積存物；

所述槐角粉，水份含量8%，過100目；槐角粉的加入可以大大的增強結合劑的結合和絡合能力，特別是槐角粉和鍋底灰進行熱混後，使得各物料之間的結合更為緊密；

所述硅藻土，目數300目，吸油率為140%，緊堆密度0.4g/cm3；

所述結合劑為鈦酸酯；

所述阻燃劑為偏硼酸鋅；

所述硅藻土，鬆散密度為0.30g/cm3，莫氏硬度為2.3，氧化鐵含量0.3。

添加入硅藻土後，可以同時產生吸附細微秸稈粉和聚乳酸樹脂的效果，進一步增強結合效果；

實施例4實施例1-3中所述的一種具有醒腦提神作用的功能性板材的製備方法，包括以下步驟：

步驟一、磨粉

將玉米秸稈粉、小麥秸稈粉、樟樹下腳料、阻燃劑首先在超細磨粉機中進行磨粉，研磨時間25min，控制目數為200-300目。

步驟二、復配強化

將硅藻土與磨粉後的小麥秸稈粉、玉米秸稈粉、樟樹下腳料、阻燃劑按照原料份數送入高速混合機進行混合；控制混合溫度為72℃，混合時間30min，轉速為500r/min，直到樟樹下腳料散發出濃鬱樟香味即可；將阻燃劑加入超細磨粉機中，可以有效的防止溫度過高發生安全事故；

復配強化後，可以使得硅藻土的空隙變大，同時小麥秸稈粉與玉米秸稈粉因為受熱不規則形變變大，提高秸稈粉與硅藻土的結合能力；同時硅藻土與阻燃劑的復配強化，可以明顯提高阻燃劑的阻燃性能，從而大幅度降低板材中阻燃劑的使用量，節約成本。

步驟三、變性處理

將聚乳酸樹脂粉、結合劑加入球磨機中研磨48分鐘，得到變性處理後的聚乳酸樹脂；變性處理後的聚乳酸樹脂粉更容易與物料進行結合，有利於模壓。

步驟四、結合強化

將變性處理後的物料、復配強化後的物料、鍋底灰、槐角粉，一起送入到高速混合機中進行混合；所述的高速混合機的溫度為80℃，轉速為300轉/分，混合時間為5-15分鐘。

步驟五、模壓成型

所述的模壓為熱壓；所述熱壓溫度為260℃，預熱時間為25分鐘，模壓時間為4分鐘；

本發明模壓過程採用一次模壓即可成功，保證模型表面的空隙不被堵塞，製備的板材可以吸收桌面杯子濺到板材表面的水份；

同時加入硅藻土，因為硅藻土有大量的空隙，樟樹香氣就可以從板材的空隙中散發出樟樹的香氣，持久的提供效果，是本發明的重要發明點；

將混合後的原料用模壓機模壓成型為餐具粗坯，經過後續的簡單加工處理即可製成本發明需要的具有醒腦提神作用的功能性板材。

對比例5一種具有醒腦提神作用的功能性板材，改變實施例1所述原料和配比，改變如下：

玉米秸稈粉150-180份、小麥秸稈粉40-50份、樟樹下腳料13-17份、鍋底灰15-18份、聚乳酸樹脂粉160-190份、硅藻土20-25份、結合劑3-12份、阻燃劑0-2份。

本實施例中不含有槐角粉，因此本實施例的製備方法採用實施例4所述的方法，在中間過程中不加入槐角粉。

對比例6一種具有醒腦提神作用的功能性板材，改變實施例1所述原料和配比，改變如下：

玉米秸稈粉150-180份、小麥秸稈粉40-50份、樟樹下腳料13-17份、槐角粉20-25份、聚乳酸樹脂粉160-190份、硅藻土20-25份、結合劑3-12份、阻燃劑0-2份。

本實施例中不含有鍋底灰，因此本實施例的製備方法採用實施例4所述的方法，在中間過程中不加入鍋底灰。

對比例7一種具有醒腦提神作用的功能性板材，改變實施例1所述原料和配比，改變如下：

玉米秸稈粉150-180份、小麥秸稈粉40-50份、樟樹下腳料13-17份、鍋底灰15-18份、槐角粉20-25份、聚乳酸樹脂粉160-190份、結合劑3-12份、阻燃劑0-2份。

本實施例中不含有硅藻土，因此本實施例的製備方法採用實施例4所述的方法，在製備過程中不加入硅藻土。

本發明製備的具有醒腦提神作用的功能性板材，檢測指標如表1-3：

試驗一：本發明製備的具有醒腦提神作用的功能性板材，阻燃性、抗跌落性、耐高溫性、耐久度測試見表1

試驗方法：

樟香持久釋放性測試：採用50-70℃的水將製備的具有醒腦提神作用的功能性板材衝洗3-5次，晾曬1-2天後，是否還有香氣溢出，香氣是否濃鬱；

阻燃性測試：將本發明製備的醒腦採用天然氣火源點燃後，觀察點燃時間及點燃後熄滅時間；

抗跌落性測試：從10米高處跌落後，是否發生斷裂；

變色測試：在陽光下暴曬60天後，製備的板材是否有變色現象；

吸水性能測試：在板材上採用針管倒入10ml水，檢測水的吸收水的時間

表1本發明製備的功能性板材，樟香持久釋放性、阻燃性、抗跌落性、變色、吸水性測試指標

由表1可以看出，本發明實施例1-3製備的功能性板材，樟香味持久、濃鬱，阻燃性能好，點燃時間≥27s，點燃後熄滅時間≤1.5s；抗跌落性好，10m高處跌落後，板材未發生斷裂；抗變色性好，陽光下暴曬60天後，製備的板材無變色現象；吸水性能較強，在板材表面倒入10ml水後，7秒內吸收完畢。

實驗二：本發明實施例2製備的具有醒腦提神作用的功能性板材，製備的課桌、凳子在教室中使用，採集使用學生信息試驗如下：

教室安排40人，桌凳均勻排列，進行以下試驗：

（1）試驗是否具有醒腦提神作用：下午2-3點時間段，隨機採訪高1到高3的學生100人，詢問是否有睡意，與原來的桌凳比較，本發明的桌凳是否有醒腦提神作用。

（2）與原來的桌凳比較，是否喜歡這種氣味；

（3）與原來的桌凳比較，是否能集中精力，心態穩定。

表2本發明製備的功能性板材的功能性隨機測試

由表2可以看出，本發明製備的功能性板材製備的桌凳在教室中使用，明顯具有醒腦提神的作用，學生非常喜歡這種氣味，並且長期在這種環境中，還可以可提高學生的注意力，增強心態的穩定性，非常適合高中學子的使用。

實驗三、本發明製備的具有醒腦提神作用的板材的相關物料指標檢測見表3

（1）缺口衝擊強度：根據astmd256的標準檢測；

（2）拉伸強度：astmd2638的標準檢測；

（3）斷裂伸長率：astmd2882-02的標準檢測；

（4）氧指數：astmf1955-99的標準方法檢測；

表3本發明製備的板材的缺口衝擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率、氧指數檢測

由表3可以看出，利用本發明實施例1-3製備的具有醒腦提神作用的功能性板材，缺口衝擊強度為14-16kj/m2，拉伸強度為40-43mpa，斷裂伸長率為26-28%，極限氧指數為55-58%。

由表3對比例5-7可以看出，槐角粉和鍋底灰的加入對製備的板材的物理指標影響較大，當製備原料中不含有槐角粉時，製備的板材的強度相應減小；而硅藻土的減小能夠影響到板材的阻燃性能。

除非特殊說明和本領域常用單位，本發明所述比例，均為質量比例，所述百分比，均為質量百分比。

最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。