一种基于pva改性的硅溶胶木陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于PVA改性的硅溶胶木陶瓷及其制备方法，所述木陶瓷由木粉、硅溶胶、PVA（聚乙烯醇）制备而成，原料按下述重量份数制成：木粉5-20份，硅溶胶10-50份，PVA（聚乙烯醇）1-25份，只需经过原料混合搅拌、成型、干燥、烧结步骤。该发明首次利木粉、硅溶胶、PVA（聚乙烯醇）制备木陶瓷，所得到的木陶瓷不仅具有一定强度，而且具有发达的孔隙结构，可广泛应用于过滤、吸音、吸附等领域，本发明的特点是配方简单，工艺简单，原料易得，成本低廉，可按用户要求制成各种形状，很适合大规模工业化生产。
【专利说明】—种基于PVA改性的硅溶胶木陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及木陶瓷材料制备方法，属于材料制备领域，更具体而言，涉及一种新型“环境材料”。所谓环境材料是指那些与生态环境协调相容，或可被环境降解，或对环境有一定净化和修复功能的材料。
【背景技术】
[0002]材料是人类社会存在和发展的基础，新材料的不断出现和应用是人类文明进步的重要标志之一，随着社会的进步、经济的发展和生活水平的提高，人类越来越关注地球的资源、环境和生态平衡等问题。
[0003]木陶瓷正是在这种环境下产生，它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。本发明在硅溶胶制备木陶瓷的基础上，引入PVA，PVA的加入可以增加材料前期的成型性能，和硅溶胶混合使用(PVA有很好的水溶性)，因其表面具有大量活泼的羟基，在与木粉混合烧结过程中，可与木粉表面羟基反应，增加复合材料的相容性，另外，高温烧结也会使PVA热解，增加材料的孔隙率。
[0004]所述木陶瓷具有质轻、多孔且具有一定强度，这大大拓展了它在实际中的应用，众所周知，活性炭作为一种孔隙发达的炭质材料，已经广泛应用于分离、精制、催化剂、试剂回收及其他，特别是在公害治理方面得到广泛的应用，但是活性炭强度低，大多产品为粒状、粉状，使用寿命短，回收再生使用费高等，严重制约了活性炭的发展，该木陶瓷不仅具有一定强度，并且可被制作成不同形状，满足不同领域的需求，在制备工艺中，采用木粉隔绝空气烧结，使得材料具有发达的孔隙结构，吸附能力大大增加。该材料经烧结处理，再加上原料本身的无害性，使得其适宜作为室内装饰材料，经过表面处理，可以制成天花板，兼具吸附有害气体、吸音性能。
[0005]该发明首次利用木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)制备木陶瓷，在硅溶胶制备木陶瓷的基础上，引入PVA，PVA的加入可以增加材料前期的成型性能，和硅溶胶混合使用(PVA有很好的水溶性)，因其表面具有大量活泼的羟基，在与木粉混合烧结过程中，可与木粉表面羟基反应，增加复合材料的相容性，硅溶胶的加入可为材料弓I入大量纳米结构，增大材料的吸附能力，另外，高温烧结也会使PVA热解，增加材料的孔隙率。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种基于PVA改性的硅溶胶木陶瓷及其制备方法，首次利用木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)为原料，通过混合成型、低温烧结等步骤制备出该木陶瓷，配方简单、工艺简单、可按用户要求制成各种形状。该方法制备的木陶瓷整体强度高、吸附性强，另外，本发明原料易得，成本低廉，很适合大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0007]该发明涉及的木陶瓷由木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)制备而成。按照质量份数:木粉5-20份、硅溶胶10-50份、PVA (聚乙烯醇)1_25份。其中硅溶胶固含量为5%_60%，PVA(聚乙烯醇)为固含量为10%-40%的水溶液。
[0008]具体制备步骤为:
(1)将木粉干燥至含水率〈25%，粉碎研磨后通过200目细筛；
(2)称取硅溶胶10-50份、PVA(聚乙烯醇)1-25份，将PVA加入硅溶胶中搅拌均匀，得到混合物；
(3)将混合物加入5-20份木粉中，混合搅拌均匀，得到混料；
(4)将混料成型，得到半成品坯体；
(5)将半成品坯体放入40-80°C烘箱中干燥36h，得到预烧坯体；
(6)将预烧坯体在700-1000°C下真空或氮气气氛烧结，即可得到该发明所涉及的木陶瓷。
[0009]所述步骤(4)中，成型方法可采用可塑法或压制成型；所述步骤(6)中，烧结制度为:升温速率 2-10°C /min，300-400°C保温 lh，700-1000°C保温 l_4h。
[0010]实施例1:
利用木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)制备木陶瓷，其原料配方如下:400目木粉10g、固含量为5%硅溶胶10g、固含量为40%PVA (聚乙烯醇)lg。
[0011]制备步骤:
(1)将10g400目木粉干燥至含水率〈25%,粉碎研磨后通过200目细筛；
(2)称取固含量为5%硅溶胶10g、固含量为40%PVA(聚乙烯醇)化，将PVA加入硅溶胶中搅拌均匀，得到混合物；
(3)将混合物加入1g木粉中，混合搅拌均匀，得到混料；
(4)将混料压制成型，得到半成品坯体；
(5)将半成品坯体放入40-80°C烘箱中干燥36h，得到预烧坯体；
(6)将预烧坯体在真空度为30Pa，烧结制度为:升温速率2°C/min, 300°C保温lh，700°C下保温4h条件下烧结，即可得到该发明所涉及的木陶瓷。
[0012]实施例2:
利用木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)制备木陶瓷，其原料配方如下:800目木粉20g、固含量为30%硅溶胶50g、固含量为10%PVA (聚乙烯醇)25g。
[0013]制备步骤:
(1)将20g800目木粉干燥至含水率〈25%，粉碎研磨后通过200目细筛；
(2)称取固含量为30%硅溶胶50g、固含量为10%PVA(聚乙烯醇)25g，将PVA加入硅溶胶中搅拌均匀，得到混合物；
(3)将混合物加入20g木粉中，混合搅拌均匀，得到混料；
(4)将混料可塑成型，得到半成品坯体；
(5)将半成品坯体放入40-80°C烘箱中干燥36h，得到预烧坯体；
(6)将预烧坯体在氮气速率为50mL/min，升温速率6°C/min，400°C保温lh，850°C下保温4h条件下烧结。
[0014]实施例3: 利用木粉、硅溶胶、PVA (聚乙烯醇)制备木陶瓷，其原料配方如下:600目木粉12g、固含量为60%硅溶胶30g、固含量为25%PVA (聚乙烯醇)13g。
[0015]制备步骤:
(1)将12g600目木粉干燥至含水率〈25%,粉碎研磨后通过200目细筛；
(2)称取固含量为60%硅溶胶30g、固含量为25%PVA(聚乙烯醇)13g，将PVA加入硅溶胶中搅拌均匀，得到混合物；
(3)将混合物加入12g木粉中，混合搅拌均匀，得到混料；
(4)将混料注塑塑成型，得到半成品坯体；
(5)将半成品坯体放入40-80°C烘箱中干燥36h，得到预烧坯体；
(6)将预烧坯体在真空度为600Pa，升温速率10°C/min，350°C保温lh，1000°C下保温2.5h条件下烧结。
【权利要求】
1.一种基于PVA改性的硅溶胶木陶瓷,其特征在于,所述木陶瓷由木粉、硅溶胶、PVA(聚乙烯醇)制备而成。
2.根据权利要求1所述的木陶瓷，其特征在于，所述木陶瓷主要由下述重量份的原料制成:木粉5-20份、硅溶胶10-50份、PVA (聚乙烯醇)1-25份。
3.根据权利要求1或2所述木陶瓷，其特征在于，所述硅溶胶固含量为5%-60%。
4.根据权利要求1或2所述木陶瓷，其特征在于，所述PVA(聚乙烯醇)为固含量为10%-40%的水溶液。
5.一种如权利要求1或2所述的木陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法的步骤为: (1)将木粉干燥至含水率〈25%，粉碎研磨后通过200目细筛； (2)称取硅溶胶10-50份、PVA(聚乙烯醇)1-25份，将PVA加入硅溶胶中搅拌均匀，得到混合物； (3)将混合物加入5-20份木粉中，混合搅拌均匀，得到混料； (4)将混料成型，得到半成品坯体； (5)将半成品坯体放入40-80°C烘箱中干燥36h，得到预烧坯体； (6)将预烧坯体在700-1000°C下真空或氮气气氛烧结，即可得到该发明所涉及的木陶瓷。
6.根据权利要求5所述的制备木陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，成型方法可采用注塑法、可塑法或压制成型的方法。
7.根据权利要求5或6所述的制备木陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，烧结制度为:升温速率 2-10°C /min，300-400°C保温 lh，700-1000°C保温 l_4h。
【文档编号】C04B35/622GK104446636SQ201410647758
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】王向科, 郭利丹, 李新, 孔垂要, 王向军, 尹荔松 申请人:广东华科新材料研究院有限公司