本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种一种气凝胶密度板及其制备方法。
背景技术：
植物秸秆的大面积燃烧容易对大气造成污染，但其实秸秆具有可与某些木材相比拟的纵向抗拉能力，即使经过热处理也只不过会稍微降低。但一般秸秆的表层则被大量的二氧化硫、脂肪类、矿质等物质所包裹，共同形成了光滑的非极性表面层，致使秸秆密度板交接强度差，这些物质的存在不仅会阻止秸秆内部羟基与合成树脂之间化学键的生成，而且还会增加树脂固化的难度。秸秆为原料制得的密度板在机械强度和韧性上比木粉密度板差。另外，密度板的保温性能一般。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种气凝胶密度板及其制备方法，本发明所述的气凝胶密度板机械强度高，韧性好，保温性能好，制备过程中秸秆与树脂固化效果好。
本发明的技术方案如下：一种气凝胶密度板，其特征在于，按重量份计，由以下原料制备而成：
秸秆粉：70-80份；
脲醛树脂：20-40份；
环氧树脂：10-30份；
环氧树脂固化剂：5-20份；
气凝胶粉末：3-8份；
碳酸钙：6-15份；
碳纤维：2-5份；
阻燃剂：1-3份。
所述环氧树脂的相对分子量为大于2000。
所述环氧树脂固化剂为有机酸类固化剂。
所述气凝胶粉末的直径小于或等于3微米。
一种制备气凝胶密度板的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将所述秸秆粉经氢氧化钠溶液浸泡处理后烘干；
2)将处理后的秸秆粉70-80份、脲醛树脂20-40份、环氧树脂10-30份、环氧树脂固化剂5-20份、气凝胶粉末3-8份、碳酸钙6-15份、碳纤维2-5份和阻燃剂1-3份混匀后注入模具中，在120-160℃下保温10-30分钟，压制成型脱模后形成气凝胶密度板。
所述混匀方式为手工搅拌、机械搅拌、机械设备喷射混合或气流冲击混合。
所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.5-1％。
所述制备方法为模具制备方法。
本发明的有益效果：本发明所述的气凝胶密度板以秸秆为原料，加入了气凝胶粉末、环氧树脂、碳酸钙和碳纤维，气凝胶粉末能提高板材的保温性能，环氧树脂作为粘合剂的同时能提高板材的柔韧性，碳酸钙和碳纤维能提高板材的强度静曲强度、抗拉强度，同时碳纤维也提高板材的柔韧性，防止板材断裂；在制备过程中，秸秆粉末经过了碱溶液处理，使其与树脂类粘合剂更易粘合，同时环氧树脂固化剂选择为有机酸类固化剂，可以适当调节整个混合配料的PH值，帮助脲醛树脂的固化。因此，本发明所述的气凝胶密度板在用的原材料成本环保低廉的情况下，各原料之间相互作用，制备过程简单，成品性能优异。
具体实施方式
本发明提供一种气凝胶密度板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。
气凝胶是一种非常多孔材料，在已知的固体中其孔隙率最高。本发明所述的气凝胶粉末为具有代表性的二氧化硅气凝胶，所述气凝胶粉末具有多孔结构，气凝胶粉末的内部空间大部分是空的，使气凝胶粉末表现出一些引人注意的特性，例如，超级隔热、轻质、吸声性、介电常数低及类似性能。气凝胶粉末最大的优点是超级隔热，与传统的密度板及其类似物相比，气凝胶显示出小于0.030W/m·K的较低导热率。据报道，二氧化硅气凝胶的导热率比许多技术参考资料中的产物的导热率要小，气凝胶的超级隔热起因于极少量(重量百分比为2～5％)的固体(二氧化硅)及具有介观尺寸的孔的多孔结构构造对导热率的影响，介观尺寸的孔可防止空气对流热传递。因为空气中的气体分子的平均自由行程是65nm，但气凝胶的平均孔隙大小是比平均自由行程要小的介观尺寸，因此防止了气体分子的热传递。
气凝胶粉末的加入，使得本发明所述的密度板材质整体更轻，且具有更好的板材保温效果，密度板应用范围更广。
本发明中的植物秸秆粉末经脱水干燥，粒度为40-250目。
本发明使用模塑制备方法，本发明的模具在使用前应在模腔内刷涂脱模剂，具体的是使脱模剂以喷涂、涂刷的方式覆盖在在模具内壁中，待其中的溶剂挥发后，即形成均匀的隔离膜层，使得制品与模具较好脱离。本发明实施例中使用上海肯天公司牌号11117脱模剂，用石油醚稀释15-20倍。
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，强度高，柔韧性较好，在本发明中作为密度板的粘结剂可以增强板材的强度和韧性。
碳酸钙作为填充料，使得本发明所述密度板更加紧实，板材的强度增大。
碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。本发明所述的密度板中含有碳纤维，不仅可以增加板材强度，且使板材具有更好的韧性。
实施例1
一种气凝胶密度板制备的方法
1)将所述秸秆粉经质量分数为0.5％的氢氧化钠溶液浸泡30分钟后烘干；
2)将烘干的秸秆粉70份、脲醛树脂20份、环氧树脂10份、环氧树脂固化剂5份、气凝胶粉末3份、碳酸钙6份、碳纤维2份和阻燃剂1份机械搅拌混匀后注入模具中，在120℃下保温10分钟，压制成型脱模后形成气凝胶密度板。
对所得气凝胶密度板利用稳态法进行导热率测试，制品的尺寸稳定性由翘曲度表征，柔韧性用弯折弧度表表征。
稳态法就是当待测试样上温度分布达到稳定后，通过测量试样内的温度分布和穿过试样的热流来测出导热系数。最简单的就是将固体试样制成一块厚度均匀的平板，放在一个绝热的装置里，从试样一侧加热，在另一侧散热，试样四周严格绝热保温。用一个补偿加热器维持装置内的温度稳定。试样应该较大，以便能适用一维导热假设(其它实施例也采取上述测量方法)。
本发明所述的柔韧性弯折弧度表征，是指固定长度和厚度的材料握住两端进行弯折，在断裂前板材形成的弧度，弧度越大柔韧性越好(其它实施例也采取上述测量方法)。
实施例1中的气凝胶密度板样品厚度为12㎜，长度100㎜，测试结果表明所获得的产品样品的热导率为0.28W/(m·K)，弯折弧度为20°，静曲强度、抗拉强度、含水率、握钉力、吸水膨胀率及甲醛含量等指标均优于GB/T117181-999、GBl8580—2001国家标准(内结台强度达O.74Mpa吸水厚度膨胀率小于3％，含水率在5％左右)。
实施例2
一种气凝胶密度板制备的方法
1)将所述秸秆粉经质量分数为0.7％的氢氧化钠溶液浸泡30分钟后烘干；
2)将烘干的秸秆粉75份、脲醛树脂30份、环氧树脂20份、环氧树脂固化剂10份、气凝胶粉末5份、碳酸钙10份、碳纤维3份和阻燃剂2份机械搅拌混匀后注入模具中，在140℃下保温20分钟，压制成型脱模后形成气凝胶密度板。
实施例2中的气凝胶密度板样品厚度为12㎜，长度100㎜，测试结果表明所获得的产品样品的热导率为0.24W/(m·K)，弯折弧度为22°，静曲强度、抗拉强度、含水率、握钉力、吸水膨胀率及甲醛含量等指标均优于GB/T117181-999、GBl8580—2001国家标准(内结台强度达O.78Mpa吸水厚度膨胀率小于3％，含水率在5％左右)。
实施例3
一种气凝胶密度板制备的方法
1)将所述秸秆粉经质量分数为1％的氢氧化钠溶液浸泡30分钟后烘干；
2)将烘干的秸秆粉80份、脲醛树脂40份、环氧树脂30份、环氧树脂固化剂20份、气凝胶粉末8份、碳酸钙15份、碳纤维5份和阻燃剂3份机械搅拌混匀后注入模具中，在160℃下保温30分钟，压制成型脱模后形成气凝胶密度板。
实施例3中的气凝胶密度板样品厚度为12㎜，长度100㎜，测试结果表明所获得的产品样品的热导率为0.21W/(m·K)，弯折弧度为30°，静曲强度、抗拉强度、含水率、握钉力、吸水膨胀率及甲醛含量等指标均优于GB/T117181-999、GBl8580—2001国家标准(内结台强度达O.82Mpa吸水厚度膨胀率小于3％，含水率在5％左右)。
本发明提供一种气凝胶密度板及其制备方法和应用，能有效提高秸秆作为原料的密度板的性能，实现秸秆高价值利用，提高产品的强度和柔韧性，本发明所述的密度板工艺简单，成品应用范围广。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。