专利名称：一种人造铁梨木及其制备方法
一种人造铁梨木及其制备方法技术领域
本发明属新材料领域，涉及一种可替代天然铁梨木制备船舶尾轴承，替代铁/铜基粉末冶金含油滑动轴承材料制备食品、医疗、纺织等领域机电设备用滑动轴承，替代红木及牛骨制备高档汽车内饰件的人造铁梨木及其制备方法。
背景技术：
目前，人类对于森林、石油及各类矿藏资源的开发与掠夺已到了疯狂的地步；而对于森林的乱砍乱伐以及对于石油与矿藏的乱采乱挖所带来的环境污染、气候恶化与次生灾害，早已给人类敲响了警钟；于是人们开始考虑如何降低对于森林、石油及各类矿藏资源的依赖程度。尽管人造板等产业的兴起为农林剩余物(包括林业及竹业采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及农作物秸杆、果壳、芦苇杆等)的有效利用发挥了很大的作用，但人造板从制造到使用，由于游离甲醛的释放，多数人造板材都不同程度地存在着环境污染问题，而且以体积计价、薄利多销的产业行规与经营模式，使得该行业的生产工艺技术与制品基本与高品质、高附加值的工业应用无缘。
铁梨木因其材质硬重、强韧、光艳、抗腐、抗蛀而得名，世界各国均把天然铁梨木作为水润滑船舶尾轴承制造的重要材料，为简化轴承部件结构、避免润滑油对河海水质污染立下了汗马功劳。然而，我国用于船舶尾轴承制造的铁梨木主要依赖进口，不仅价格昂贵， 而且因天然铁梨木和其它天然木材一样存在各向异性等缺陷，产品质量往往也难以保证。 于是科技人员开发出了以层压胶木为代表的水润滑轴承材料， 试图替代天然铁梨木，但层压胶木仍然存在各向异性，导致使用过程付出过血的代价。
另外，目前广泛用于食品、医疗、纺织等领域机电设备用滑动轴承制造的铜基或铁基粉末冶金烧结减磨材料，因利用其多孔特性含有自润滑油而省掉了油毡、油杯等供油装置；但不论铜基还是铁基粉末冶金烧结材料，不仅完全依赖金属矿藏与石油制品、价格高， 而且对食品、医药与织物也会带来或多或少的污染。
再者，给人们带来出行方便与舒适感的中高档汽车，安装在驾驶室的仪表盘、拉手、杯托、饰条等，其材质大多为牛骨、红木等，资源之稀少、价格之昂贵，路人皆知。
能否创新一种绿色制造工艺，高质清洁利用廉价的农林剩余物制备出材质如同天然铁梨木、牛骨般硬重、强韧、光艳、耐磨、各向同性、颜色可调、具有自润滑特性的人造铁梨木，用于替代天然铁梨木制备适应水润滑环境的船舶尾轴承，替代粉末冶金含油滑动轴承材料制备食品、医疗、纺织等领域机电设备用无须浸溃润滑油的滑动轴承，替代牛骨、红木制备汽车驾驶室的仪表盘、拉手、杯托与饰条等，让人们的未来生活，在享受高性价比待遇的同时，在一定程度上降低对于森林、石油及各类矿藏资源的依赖程度呢？本发明通过周密设计与试验，肯定地回答了复合材料及生物质功能材料领域这一亟待解决的问题。
通过专利检索，查询到以下较为接近的专利技术方案专利1:专利申请人为哈尔滨新辉特种陶瓷有限公司，专利申请号为201110228793. 9，公开了一种用于陶瓷滑动轴承的复合材料及其制备方法，它涉及一种复合材料及其制备方法。解决目前陶瓷滑动轴承不具备耐腐蚀、耐磨损，摩擦系数小且耐热冲击特点的问题。方案一 所述复合材料按体积份数由5-45份的石墨和55-95份的碳化硅为组成；方案二 取石墨粉、活性炭粉和碳化硅粉在球磨罐中进行均匀混合；在钢模中压制成轴承的粉末压坯；将粉末压还放在熔融的娃液体中浸润；将粉末压还置于烧结炉中烧结；方案三与方案二的不同之处为取石墨粉、活性炭粉和硅粉在球磨罐中进行均匀混合。本发明用于制造滑动轴承。
专利2 专利权人为攀钢集团成都钢铁有限责任公司和四川大学，专利申请号为 200810046121. 4，公开了一种一体式复合材料自润滑滑动轴承及其制造方法，该轴承为增强纤维树脂复合材料，轴承座与轴瓦是一次成型的整体结构，其中，轴承中50%以上的纤维排布方向与轴承径向夹角小于30°，轴承内设置有冷却水道。其制造方法包括首先制备纤维树脂浸溃物，再将纤维树脂浸溃物制作成纤维叠合本，将纤维叠合本放入模具中， 模压成型制得本发明轴承。该方法生产效率高，所得轴承尺寸准确，承载能力高，耐磨性强，能经受来自轧机周期交变负荷的冲击，且具有自润滑功能，在高温、潮湿环境下运行可靠性高。主要用于轧制无缝钢管使用的轧机。
专利3 专利权人好地地板(来安)有限公司，专利申请号为200810198569. 8，公开了一种复合地板及其制备方法，在其横断面上包括装饰层和耐磨层，所述耐磨层铺装在所述装饰层的上表面，其特征在于，所述装饰层为厚度O. 2mm 5mm的天然木皮,所述装饰层的下表面上铺装有热熔性树脂层，所述热熔性树脂层下表面上铺装有包含热塑性塑料和木质粉末的混合层，所述热熔性树脂层分别同所述装饰层和所述混合层经热熔后粘接固定。
专利4 :专利权人吴庆定，专利申请号为201110029282. 4，公开了一种高密度环保木质材料的生产方法，该方法采用如下原料和步骤一、取白杨的枝桠或多种原料备用；二、将原料加工成20 100目粉末；三、将两种以上原料加工所得的粉末混合搅拌；四、将所得粉末投入成形钢模中，加热、加压，塑化成坯块，压力50 lOOMPa，温度150 180°C，保温10 60min。本发明从制备到使用再到回收均不造成污染；材料密度高达1. 3 1. 4g/cm3,可与金属、有机化工材料媲美，可广泛用作食品与医药及纺织机械、装备、汽车、轴承、结构件及高档饰件的原材料，且价格低廉，工艺简捷，环境清洁，产业化优势明显。
专利5 :专利权人吴庆定，专利申请号为201110029275. 4，公开了一种金属化木质粉末基复合材料的生产方法，该方法采用如下原料和步骤一、取白杨的枝桠、电解紫铜粉、分析纯乙醇备用；二、将白杨的枝桠加工成20 100目粉末；三、所得粉末与电解紫铜粉混合，同时喷洒分析纯乙醇；四、所得混合粉末投入成形钢模中，加热、加压，塑化成金属化木质粉末基复合材料坯块，压力30 90MPa，温度145 200°C，保温15 45min。从制备到使用再到回收不造成污染；材料密度与理论密度之比接近1，可部分替代铜、铝生产轴承、电磁屏蔽元件。价格低廉，工艺简捷，环境清洁，产业化优势明显。
以上公开的专利技术方案均未公开本发明的内容，本领域普通技术人员也不能通过以上技术方案的相互结合得出本发明的技术启示。发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术在资源开发、环境保护、材料功能等方面存在的认知缺陷，提供一种硬重、强韧、光艳、水润滑以及自润滑性能良好的各向同性人造铁梨木及其绿色制造工艺，以便替代天然铁梨木制备水润滑环境下的船舶尾轴承，替代铁/铜基粉末冶金含油滑动轴承材料制备食品、医疗、纺织等领域机电设备用自润滑滑动轴承，替代红木及牛骨制备高档汽车内饰件等。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案一种人造铁梨木，其特征在于由以下五种组分制成，各组分的质量百分比为由木质粉末与高密度聚乙烯颗粒经混炼等工序获得的木塑复合粉末20% 80% ;木质粉末10% 50% ;陶瓷晶须3% 10% ；电解铜粉5% 20% ;调色剂O. 1% 2%ο
在较佳实施状态下，所述木塑复合粉末的木质粉末与高密度聚乙烯颗粒的混炼比为1:1。
在较佳实施状态下，所述木质粉末来源于农林剩余物，其粒度< O. 15mm。
在较佳实施状态下，所述农林剩余物包括林业及竹业采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及农作物秸杆、果壳、芦苇杆之一或相互混合物。
一种人造铁梨木，其特征在于制备方法包括以下步骤1)将木质粉末、高密度PE颗粒按配比1:1进行混炼，并经冷却、破碎、筛分得 < O. 15mm的木塑复合粉末备用；2)将木塑复合粉末、木质粉末、陶瓷晶须、电解铜粉、调色剂，按20% 80%、10% 50%、 3% 10%、5% 20%、0. 1% 2%进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力110 200MPa、成 形温度120 160°C、保温保压时间5 30min。
在较佳实施状态下，步骤3中的成形压力为130 150MPa。
在较佳实施状态下，步骤3中的成形温度130 140°C。
在较佳实施状态下，步骤3中的保温保压时间10 20min。
本发明的有益效果所述温压成形是借鉴金属材料成形分类方法并把PE、木质粉末中的木质素等有机成分的玻璃化温度与软化点温度作为类似金属材料的再结晶温度作为标杆温度提出的新概念，从而丰富了木质材料(特别是生物质功能材料)的成形理论；经由上述步骤与方案制备的人造铁梨木色泽可调，材质各向同性，适合水润滑工况，且自润滑性良好，密度为1. 2 1. 5g/cm3，表观硬度(HB)为30 50，抗拉强度为80 120MPa，抗压强度为50 100 MPa，摩擦系数为O. 01 O. 03，吸水率为O. 5% 2%。既可替代天然铁梨木制备水润滑工况下的船舶尾轴承，也可替代铁/铜基粉末冶金含油润滑轴承材料制备食品、医疗、纺织等领域机电设备用自润滑滑动轴承，还可替代红木及牛骨制备高档汽车内饰件(如饰条、操纵杆手柄、方向盘圈、仪表面板、杯托)等。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实例1:本发明的一种人造铁梨木，采用以下配方和方法得到的各组分的质量组成为由竹业采伐剩余物粉末与高密度聚乙烯颗粒以质量比为2:1经混炼等工序获得的木塑复合粉末200g ;竹业采伐剩余物粉末500g ;陶瓷晶须IOOg ;电解铜粉190g ;调色剂10g。
本发明的一种人造铁梨木制备方法包括以下步骤1)将竹业采伐剩余物粉末、高密度PE颗粒共计200g按质量配比2 :1进行混炼，并经冷却、破碎、筛分得< O. 15mm的木塑复合粉末备用；2)将木塑复合粉末200g;竹业采伐剩余物粉末500g ;陶瓷晶须IOOg ;电解铜粉190g ； 调色剂IOg进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力llOMPa、成形温度120°C、保温保压时间5min。
实例2 本发明的一种人造铁梨木，采用以下配方和方法得到的各组分的质量组成为由农作物秸杆与高密度聚乙烯颗粒以质量比为1:1经混炼等工序获得的木塑复合粉末400g ;农作物秸杆500g ;陶瓷晶须30g ;电解铜粉50g ;调色剂20g。
本发明的一种人造铁梨木制备方法包括以下步骤1)将农作物秸杆、高密度PE 颗粒共计400g按质量配比1:1进行混炼,并经冷却、破碎、筛分得< O. 15mm的木塑复合粉末备用； 2)将木塑复合粉末400g;农作物秸杆500g ;陶瓷晶须30g ;电解铜粉50g ;调色剂20g 进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力130MPa、成形温度130°C、保温保压时间lOmin。
实例3 本发明的一种人造铁梨木，采用以下配方和方法得到的各组分的质量组成为由林业加工剩余物与高密度聚乙烯颗粒以质量比为1:2经混炼等工序获得的木塑复合粉末800g ;农作物秸杆IOOg ;陶瓷晶须30g ;电解铜粉69g ;调色剂 Ig0
本发明的一种人造铁梨木制备方法包括以下步骤1)将林业加工剩余物、高密度 PE颗粒按配比1:2进行混炼，并经冷却、破碎、筛分得< O. 15mm的木塑复合粉末备用；2)将木塑复合粉末800g;林业加工剩余物IOOg ;陶瓷晶须30g ;电解铜粉69g ;调色剂 Ig进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力150MPa、成形温度140°C、保温保压时间20min。
实例4 本发明的一种人造铁梨木，采用以下配方和方法得到的各组分的质量组成为由芦苇杆与高密度聚乙烯颗粒以质量比为1:1经混炼等工序获得的木塑复合粉末600g ;芦苇杆300g ;陶瓷晶须40g ;电解铜粉50g ;调色剂10g。
本发明的一种人造铁梨木制备方法包括以下步骤1)将芦苇杆、高密度PE颗粒按配比1:1进行混炼，并经冷却、破碎、筛分得< O. 15mm的木塑复合粉末备用；2)将木塑复合粉末600g;芦苇杆300g ;陶瓷晶须40g ；电解铜粉50g ;调色剂IOg进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力200MPa、成形温度160°C、保温保压时间30min。
以上对本发明所提供的一种人造铁梨木及其制备方法进行了详细介绍，本文中对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制 。
权利要求
1.一种人造铁梨木，其特征在于由以下五种组分制成，各组分的质量百分比为由木质粉末与高密度聚乙烯颗粒经混炼等工序获得的木塑复合粉末20% 80% ;木质粉末 10% 50% ;陶瓷晶须3% 10% ；电解铜粉5% 20% ;调色剂O. 1% 2%。
2.根据权利要求书I所述的人造铁梨木，其特征在于所述木塑复合粉末的木质粉末与高密度聚乙烯颗粒的混炼比为1:1。
3.根据权利要求书I所述的人造铁梨木，其特征在于所述木质粉末来源于农林剩余物，其粒度< O. 15mm。
4.根据权利要求1所述的人造铁梨木，其特征在于所述农林剩余物包括林业及竹业采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及农作物秸杆、果壳、芦苇杆之一或相互混合物。
5.一种人造铁梨木，其特征在于制备方法包括以下步骤1)将木质粉末、高密度PE颗粒按配比1:1进行混炼，并经冷却、破碎、筛分得 < O. 15mm的木塑复合粉末备用；2)将木塑复合粉末、木质粉末、陶瓷晶须、电解铜粉、调色剂，按20% 80%、10% 50%、 3% 10%、5% 20%、0. 1% 2%进行均匀混合，得均质混合粉备用；3)取均质混合粉适量，在钢质专用成形模内实施温压成形，温压成形的主要工艺参数包括成形压力110 200MPa、成形温度120 160°C、保温保压时间5 30min。
6.根据权利要求5所述的一种人造铁梨木的制备方法，其特征在于步骤3中的成形压力为 130 150MPa。
7.根据权利要求5所述的一种人造铁梨木的制备方法，其特征在于步骤3中的成形温度 130 140°C。
8.根据权利要求5所述的一种人造铁梨木的制备方法，其特征在于步骤3中的保温保压时间10 20min。
全文摘要
本发明属新材料领域，涉及一种人造铁梨木及其制备方法。本发明解决了天然铁梨木材质各向异性、资源奇缺、价格昂贵等问题。本发明涉及的人造铁梨木按质量百分比由20%～80%的经混炼等工序获得的木塑复合粉末、10%～50%的木质粉末、3%～10%的陶瓷晶须、5%～20%的电解铜粉和0.1%～2%的调色剂经均匀混合、温压成形等工序制成，制品色泽可调，材质各向同性、自润滑性好，适合水润滑工况，既可替代天然铁梨木制备船舶尾轴承，又可替代铁/铜基粉末冶金含油滑动轴承材料制备食品、医疗、纺织等领域机电设备用滑动轴承，也可替代红木及牛骨制备高档汽车内饰件等。
文档编号C08L23/06GK102993762SQ20121053475
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者吴庆定 申请人:吴庆定