[0018] 以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
[0019] 本发明中可能影响实验结果的主要变量归纳为:a)粘合剂种类、b)粘合剂浓度、c)增强纤维种类、d)成型温度。设定在20.0~50.0摄氏度以及50.0~90.0摄氏度两组温度区间内的恒定温度环境下向所得二次纸纤维中添加E玻璃纤维或亚麻纤维,同时与已加热至恒定温度的5.0%~15%(±1.0%)浓度的液态聚乙烯醇(PVA)或液态聚醋酸乙烯酯(PVAc)粘合剂进行复合;粘合剂液态聚醋酸乙烯酯(PVAc)的浓度比例为5.0%~15.0%(±1.0%),粘合剂液态聚乙烯醇(PVA)的浓度比例为5.0%~15.0%(±1.0%),粘合剂聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)的浓度比例为5.0%~15.0%(±1.0%),粘合剂聚乙烯醇缩乙醛的浓度比例为5.0%~15.0%(±1.0%)。而后保持与之前相同的恒定温度下采用浇筑的方式以模具成型。随后将已成型的复合体在固化温度(20.0~90.0摄氏度)下通风烘干5~10天脱水并完成最终固形。将上述每一种变量与工艺种类的不同层次相互排列组合,针对每一种实施实例都进行机械力学性能的检测。以下实施例中的百分比如无特别说明均以废旧纸张质量为100%的基准。
[0020] 实施例1
[0021] 以打印用纸为主的日常办公用废旧纸张为基础,添加不小于废旧纸张质量100.0%(本实施例采用120%)的原浆纸(原浆纸纤维长度>1.0cm、密度>10.0g/100cm3)作为纸浆基体。
[0022] 首先将回收废旧纸张在蒸馏水中浸泡,浸泡时间为6天(不少于5天,下同),废旧纸质材料占蒸馏水质量的30.0%(即纸浆浓度为30%,纸浆浓度不小于20%,下同),浸泡后进行碎浆,单次碎浆时间为30分钟(不少于30分钟,下同),碎浆同时向其中添加相当于废旧纸张质量120%的原浆纸浆,搅拌混合得到二次纸纤维。
[0023] 在70.0摄氏度恒定温度环境下向所得二次纸纤维中添加E玻璃纤维作为增强纤维,同时与已加热至70.0摄氏度的质量百分比浓度为10%的聚醋酸乙烯酯(PVAc)水溶液粘合剂进行复合,后将复合体在上述70.0摄氏度恒定温度环境下于模具中成型;
[0024] 聚醋酸乙烯酯(PVAc)水溶液粘合剂的用量比例为10%,复合体中E玻璃纤维单体直径为5.0微米(±1.0微米),长度范围为1.0厘米(±0.2厘米),混合体中添加的增强纤维的质量比例为5.0%(±1.0%)。
[0025] 将已成型的复合体在低温(50.0摄氏度)下通风烘干7天脱水并固形;经由以上过程后可获取预期产品。测得上述制得的纤维增强性纸基复合材料产品的密度为:13.62g/100cm3,弯曲模量为1006.292MPa,作为基体材料的纸纤维可完全降解。
[0026] 实施例2
[0027] 以打印用纸为主的日常办公用废旧纸张为基础,添加不小于废旧纸张质量100.0%(本实施例采用110%)的原浆纸(原浆纸纤维长度>1.0cm、密度>10.0g/100cm3)作为纸浆基体。
[0028] 首先将回收废旧纸张在蒸馏水中浸泡,浸泡时间为8天,废旧纸张占蒸馏水质量的50.0%,浸泡后进行碎浆,单次碎浆时间为40分钟,碎浆同时向其中添加相当于废旧纸张质量110%的原浆纸浆,搅拌混合得到二次纸纤维。
[0029] 在75.0摄氏度恒定温度环境下向所得二次纸纤维中添加亚麻纤维作为增强纤维,同时与已加热至75.0摄氏度的质量百分比浓度为5%的聚乙烯醇(PVA)水溶液粘合剂进行复合,后将复合体在上述75.0摄氏度恒定温度环境下于模具中成型;
[0030] 粘合剂聚乙烯醇(PVA)水溶液的用量比例为10%(±1.0%)。亚麻纤维直径为1.5~1.7毫米,长度范围为1.0~1.5厘米(±0.2厘米),混合体中添加的增强纤维的质量比例为5.0%(±1.0%)。
[0031] 将已成型的复合体在低温(50.0摄氏度)下通风烘干7天脱水并固形;经由以上过程后可获取预期产品。测得上述制得的纤维增强性纸基复合材料产品的密度为:18.55g/100cm3,弯曲模量为1077.563MPa,作为基体材料的纸纤维可完全降解。
[0032] 实施例3
[0033] 以打印用纸为主的日常办公用废旧纸张为基础,添加不小于废旧纸张质量3
100.0%(本实施例采用130%)的原浆纸(原浆纸纤维长度>1.0cm、密度>10.0g/100cm )作为纸浆基体。
[0034] 首先将回收废旧纸张在蒸馏水中浸泡,浸泡时间为9天,废旧纸张占蒸馏水质量的35.0%,浸泡后进行碎浆,单次碎浆时间为35分钟,碎浆同时向其中添加相当于废旧纸张质量130%的原浆纸浆,搅拌混合得到二次纸纤维。
[0035] 在80.0摄氏度恒定温度环境下向所得二次纸纤维中添加亚麻纤维作为增强纤维,同时与已加热至80.0摄氏度的质量百分比浓度为10%的聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)水溶液粘合剂进行复合,后将复合体在上述80.0摄氏度恒定温度环境下于模具中成型;
[0036] 粘合剂液态聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)水溶液的用量比例为10%。棉纤维单体直径为20.0微米(±1.0微米),长度范围为2.5~3.0厘米(±0.2厘米),混合体中添加的增强纤维的质量比例为5.0%(±1.0%)。
[0037] 将已成型的复合体在低温(50.0摄氏度)下通风烘干7天脱水并固形;经由以上过程后可获取预期产品。测得上述制得的纤维增强性纸基复合材料产品的密度为:19.11g/100cm3,弯曲模量为1100.381MPa,作为基体材料的纸纤维可完全降解。
[0038] 实施例4
[0039] 以打印用纸为主的日常办公用废旧纸张为基础,添加不小于废旧纸张质量100.0%(本实施例采用120%)的原浆纸(原浆纸纤维长度>1.0cm、密度>10.0g/100cm3)作为纸浆基体。
[0040] 首先将回收废旧纸张在蒸馏水中浸泡,浸泡时间为6天,废旧纸张占蒸馏水质量的30.0%,浸泡后进行碎浆,单次碎浆时间为30分钟,碎浆同时向其中添加相当于废旧纸张质量140%的原浆纸浆,搅拌混合得到二次纸纤维。
[0041] 在85.0摄氏度恒定温度环境下向所得二次纸纤维中添加聚丙烯腈纤维作为增强纤维,同时与已加热至85.0摄氏度的质量百分比浓度为10%的聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)水溶液粘合剂进行复合,后将复合体在上述85.0摄氏度恒定温度环境下于模具中成型;
[0042] 粘合剂液态聚乙烯醇缩甲醛(PVFO)水溶液的用量为10%。
[0043] 聚丙烯腈纤维单体直径为22.0微米(±1.0微米),长度范围为2.5~3.0厘米(±0.2厘米),混合体中添加的增强纤维的质量比例为5.0%(±1.0%)。
[0044] 将已成型的复合体在低温(50.0摄氏度)下通风烘干7天脱水并固形;经由以上过程后可获取预期产品。测得上述制得的纤维增强性纸基复合材料产品的密度为:16.76g/100cm3,弯曲模量为936.128MPa,作为基体材料的纸纤维可完全降解。
[0045] 以下给出其余各组实施例的实验数据:
[0046]
[0047]
[0048] 通过以上测试可以看出,上述制得的纤维增强性纸基复合板材产品密度范围为:13.48g/100cm3~19.11g/100cm3,目前已抽样测试的材料拉伸模量最大可以达到
741.561MPa,弯曲模量最大可以达到1121.073MPa。
[0049] 材料外观呈浅褐色,无气味,外表面光滑,质地较软,断面有可视交错状纤维结构,可降解。此类材料加工性能呈现多样化,轻质,具有极高的实用价值,可以广泛地作为建筑材料、园艺材料、包装材料等直接投入实际应用。
[0050] 参考图1样品弯曲测试力学性能曲线,该样品来自于实施例:5%浓度聚醋酸乙烯酯(10%添加量)/玻璃纤维,成型温度:70摄氏度,测试速度2.000mm/min,曲线坐标横轴为检测样品的弯曲位移,纵轴为检测样品的弯曲强度。其中,对于材料弯曲试验曲线(1)所代表的样品,其弯曲强度为4.882Mpa,力量最大值为25.746N,样品的弯曲模量为326.541Mpa;对于材料弯曲试验曲线(2)所代表的样品,其弯曲强度为10.506Mpa,力量最大值为
34.856N,样品的弯曲模量为1121.073Mpa。对该实施例样品的弯曲试验数据取均值可获得:
以上两批检测样品的平均弯曲强度为7.694Mpa,平均力量最大值为30.301N,样品的平均弯曲模量为723.796Mpa。
[0051] 应当理解的是,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,而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。