一种GFRP纤维板及其制备方法与流程

本发明涉及人造板制造，尤其是涉及一种gfrp纤维板及其制备方法。背景技术：1、近年来，随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题的日益重视，发展风电产业已成为全球推动能源转型发展、应对全球气候变化的共识。风能是一种可再生能源，不受地缘政治和能源价格波动的影响，其减少了对传统能源的依赖，从而增加了能源安全。2、未来五年风电行业预计将实现15％的复合增长率，新增并网容量将达到680gw，年均装机容量将达到136gw，风电行业的快速发展导致对风电机组的需求增加，其中每新增1kw的发电能力，需要大约10千克的风电叶片材料。风电叶片在退役前通常有20-25年的使用寿命，经过十多年的大规模发展，中国早期安装的风电机组将陆续进入退役期。据估计，到2025年，中国退役风电机组的重量将达到8112吨。大量废弃的风力涡轮机叶片给环境造成了巨大压力，导致能源严重浪费。3、目前，风电叶片采用复合材料制造，这种材料由热固性树脂基体和玻璃纤维(gf)、碳纤维(cf)或玻璃纤维和碳纤维混合纤维等材料增强而成。然而，这些复合材料在回收利用方面面临挑战，主要原因是基体树脂在化学交联过程中具有不可逆性，一旦产品报废，重熔和回收利用都将面临挑战。4、目前，对退役风电叶片中gfrp的处理方法主要包括机械回收、热回收、化学回收和水泥窑协同处理四种。机械回收是指通过多级粉碎和碾压分离玻璃纤维和树脂粉，然后将其用作复合材料产品的增强材料；然而，这种方法的效率和增值效果较低。热回收利用是通过热处理或微波辅助处理来分解树脂基体，并获得热解油和长纤维材料；然而，这种方法成本高、碳排放量大、利用价值低，并且难以推广。化学回收是利用化学溶剂在高温高压下将树脂基体分解成单体或低聚物，这些单体或低聚物可以重复使用；然而，这种方法的经济性和环境友好性值得商榷，尚未实现大规模生产。水泥窑协同处理是一种将复合材料的有机成分焚烧以获取能源，并将玻璃纤维和二氧化硅等无机成分添加到水泥中的方法，这种方法可以减少化石燃料和自然资源的消耗，降低温室气体排放。5、玻璃纤维增强聚合物(gfrp)是以树脂为基体并以玻璃纤维及其制品为增强材料，通过一定的成型工艺复合而成。gfrp破碎后仍具有较高的强度，是一种良好的增强材料。目前，大多数的研究是将破碎后的gfrp作为填料加入到新的复合材料中，如混凝土或沥青中。这种解决方式工艺简单且成本较低，可用于大量的gfrp处理；然而，最终产品的经济效益较低，不能够充分发挥gfrp的经济价值和优异的力学性能。6、鉴于此，特提出本发明。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种gfrp纤维板及其制备方法，将gfrp作为增强材料添加到木质纤维材料中，制备得到的gfrp纤维板能够满足gb/t 11718-2021中在室外状态使用的家具型中密度纤维板的性能要求。2、本发明提供一种gfrp纤维板的制备方法，包括如下步骤：3、s1：对gfrp进行破碎、筛分，对木质纤维材料进行干燥，随后按照预设密度将gfrp与木质纤维材料混合，得到混合料；4、s2：将混合料置于拌胶机中，向拌胶机中加入胶黏剂、固化剂和防水剂，充分搅拌混合，制得拌胶料；5、s3：对拌胶料进行预压和热压成型，制得gfrp纤维板。6、步骤s1中，对gfrp的来源不作严格限制，gfrp可以采用回收得到的gfrp，例如可以从退役风机叶片中回收得到gfrp；对gfrp进行破碎、筛分，以将gfrp的粒径控制为20-40目。将gfrp作为增强材料添加到木质纤维材料中，不仅可以充分发挥gfrp的优异性能，还可以扩大其回收利用后产品的应用领域，提高了gfrp的经济价值。7、对木质纤维材料的来源也不作严格限制，例如可以采用木纤维或竹纤维，木质纤维材料的粒径可以为40-100目。对木质纤维材料进行干燥，以控制木质纤维材料的含水率为10-20％。8、混合时，按照预设密度确认gfrp与木质纤维材料之间的质量配比，预设密度可以设置为0.6-0.8g/cm3；同时，可以控制混合料中gfrp的质量含量≤50％。9、步骤s2中，胶黏剂为异氰酸酯，例如9131fc，施胶量为3-6％；固化剂为氯化铵溶液，氯化铵溶液的质量含量为15-25％，固化剂的用量为0.5-2％；防水剂为石蜡乳液，石蜡乳液的质量含量为45-55％，防水剂的用量为1-3％。胶黏剂、固化剂和防水剂可以通过空气压缩机雾化的方式加入。此外，拌胶机的转速可以为50-100r/min，搅拌时间可以为5-10min。10、步骤s3中，采用冷压机预压成型，将拌胶料均匀地铺设在模具中，模具尺寸例如320mm×320mm×150mm，预压压力可以为0.5-2mpa，预压时间可以为30-90s；预压能够使板坯具有一定的强度，从而在后续热压过程中不会坍塌和破坏。11、预压后脱模，随后置于热压机中热压成型，热压温度可以为160-200℃，热压压力可以为3-6mpa，热压时间可以为6-10min，板坯经热压成型后冷却，再进行锯边，即可制得gfrp纤维板，gfrp纤维板的厚度可以为10-16mm。12、本发明还提供一种gfrp纤维板，按照上述制备方法制得。13、本发明的实施，至少具有以下优势：14、1、本发明基于现有人造板制造技术进行木质复合材料新产品和制备工艺研发，研制开发出成本低、效益高、绿色环保的增强型复合纤维板，通过将gfrp作为增强材料添加到木质纤维材料中，充分发挥了gfrp的优异性能，扩大gfrp回收利用产品的应用领域，提高了gfrp的经济价值；15、2、本发明将gfrp作为增强材料与木质纤维材料按照一定配比混合，随后加入胶黏剂、固化剂和防水剂进行预压和热压成型，具有工艺简单、投资少、无环境污染、可大规模生产等特点，实现了环境保护和资源再利用，有利于gfrp的回收和再利用；16、3、本发明制备得到的gfrp纤维板的静曲强度达到27.24mpa，弹性模量达到2858.37mpa，内胶合强度达到0.62mpa，表面胶合强度达到1.05mpa，吸水厚度膨胀率为6.85％；上述性能均满足gb/t 11718-2021中在室外状态使用的家具型中密度纤维板(9-13mm)性能要求。技术特征：1.一种gfrp纤维板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制破碎、筛分后的gfrp的粒径为20-40目。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，木质纤维材料为木纤维或竹纤维，木质纤维材料的粒径为40-100目；控制干燥后的木质纤维材料的含水率为8-15％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预设密度为0.6-0.8g/cm3；控制混合料中gfrp的质量含量≤50％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，胶黏剂为异氰酸酯；施胶量为3-6％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，固化剂为氯化铵溶液，氯化铵溶液的质量含量为15-25％；固化剂的用量为0.5-2％。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，防水剂为石蜡乳液，石蜡乳液的质量含量为45-55％；防水剂的用量为1-3％。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，拌胶机的转速为50-100r/min，搅拌时间为5-10min。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预压压力为0.5-2mpa，预压时间为30-90s；热压温度为160-200℃，热压压力为3-6mpa，热压时间为6-10min。10.一种gfrp纤维板，其特征在于，按照权利要求1-9任一所述的制备方法制得。技术总结本发明提供了一种GFRP纤维板及其制备方法。本发明的GFRP纤维板的制备方法，包括如下步骤：S1：对GFRP进行破碎、筛分，对木质纤维材料进行干燥，随后按照预设密度将GFRP与木质纤维材料混合，得到混合料；S2：将混合料置于拌胶机中，向拌胶机中加入胶黏剂、固化剂和防水剂，充分搅拌混合，制得拌胶料；S3：对拌胶料进行预压和热压成型，制得GFRP纤维板。本发明将GFRP作为增强材料添加到木质纤维材料中，制备得到的GFRP纤维板能够满足GB/T 11718‑2021中在室外状态使用的家具型中密度纤维板的性能要求，不仅能够充分发挥GFRP的优异性能，还能扩大GFRP回收利用产品的应用领域，提高了GFRP的经济价值。技术研发人员：彭思伟,邢通,张国柱,郭泽玮,罗斌,朱利明,刘春东,白玉勇,刘海洋,侯健,夏爽受保护的技术使用者：大唐环境产业集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26