一种利用超临界CO2发泡制备轻质葡藤板的方法与

本申请涉及轻质葡藤板制备，具体而言，涉及一种利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法。背景技术：1、近年来，随着环境保护和可持续发展的日益重视，新型轻质材料的研究和应用正逐渐成为科学研究的热点。特别是在建筑、家具、包装等领域，对轻质、高强度、环保材料的需求不断增加。2、而在天然植物材料如葡萄藤的应用上的研究相对较少，葡萄藤为高大缠绕藤本；幼茎秃净或略被绵毛；卷须二叉状分枝，与叶对生；叶互生；叶柄长4-8cm；叶片纸质，圆卵形或圆形，宽10-20cm，常3-5裂，基部心形，边缘有粗而稍尖锐的齿缺；其作为自然可再生的材料，在家具、装饰等领域有着广泛的应用前景；3、然而，在将葡萄藤制板的过程中，因葡萄藤的密度较大，因此在切割和磨削的加工过程中，造成其制板较为困难，并因其密度，加工所需的能量以及成本相应会增加，同时易影响其制板精度，并且因其密度较大，则后续制板的成品较重，在建筑使用中，造成其结构负荷增加，造成装配不稳定，且施工困难，继而造成建筑造价上升，因此，研究出一种新的葡藤板制备方法，能够在将葡藤板制备成轻质的同时还能保证其拥有较高的强度，使其轻量化来减少建筑装配负荷。技术实现思路1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，通过在超临界co2环境下对葡藤材料进行处理，实现co2的溶解、扩散和膨胀，从而在材料内部形成均匀的微小气泡，降低葡藤板的密度，同时在添加不同特性的辅助剂，以优化葡藤板产品的性能。2、本申请是这样实现的：3、本申请提供了一种利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，包括以下几个步骤：4、步骤一：密度测定，选取均质天然葡藤为试验原料样品，根据标准测定方法测定葡萄藤样品的密度(密度公式图1)，获取原始葡萄藤样品密度；5、并且其密度测量公式如下：6、7、步骤二：超临界co2处理，葡藤板样品与催化剂加入反应釜内，设定釜内温度以及压力，通入co2，观察压力表和温度计，使co2处于超临界状态，并保持1小时，渗透到葡藤板内部并达到饱和；8、步骤三：co2释放，在超临界处理结束后，迅速关闭co2进气端口，逐渐减小反应釜内部压力，使气体在葡藤板样本中溶解度降低，从而引发气泡成核和增长，随即将其放置在降温区域，观察葡藤板样品的外观变化，以免损坏样品；9、步骤四：葡藤板样品固化处理，将葡藤板样品放置于模具或支架上，设定该区域内适当温度，进行固化处理，保持葡藤板的形状和结构，其固化时间为3h，固化温度为50℃，使其保持所获得轻质结构；10、步骤五：样品性能测试，对固化成型的葡藤板进行密度、抗弯强度和吸水性测试，并观察其结构变化，随即进行性能分析；11、步骤六：多样品对比实验，将不同温度、不同压力和不同反应时间生成的不同葡藤板样品和原葡藤板样品进行性能数据分析，获取结构特性。12、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤一中，确保葡萄藤原材料无明显损伤及瑕疵，经清洗、烘干等处理得到葡藤板样品，并按需要将葡藤板样品裁取一定的尺寸和形状。13、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤一中，选取多个葡藤板样品，其结构形状均为一致，且含水率一致，用于多次葡藤板试验。14、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤二中，根据实验设定超临界co2的处理条件，设定釜内温度和压力，其发泡温度在100℃到240℃之间，釜内压力为100-200bar。15、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤二中，反应釜为高压釜，釜体为高压筒体，其材质为不锈钢、碳钢或低合金钢的其中一种，其筒体内层为复合板制成，釜顶安装有泄放装置，如安全阀、爆破片装置或两者的组合装置等。16、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤二中，辅助剂为表面处理剂、增强剂、促进剂和催化剂。17、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，表面处理剂为十二烷基硫酸钠，表面处理剂的添加成份为葡藤材料重量的0.5％-3％；18、增强剂为聚合物颗粒，增强剂的添加成份为葡藤材料重量的0.1％-0.8％；19、促进剂采用硬脂酸聚氧乙烯醚，添加重量为0.15％-0.95％；20、催化剂为纳米级氧化锌，添加重量为0.1％-0.3％。21、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤五中，其结构变化检测采用光学显微镜观察制备的轻质葡藤板样品的内部结构。22、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤五中，性能分析使用热重分析，用于测试样品的热性能。23、根据本申请实施例的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，在步骤六中，性能分析采用抗压试验和拉伸试验，每组葡藤板样品进行三次实验，取其平均值，允许均差在0.1～0.25。24、本发明的有益效果：25、1、本发明通过利用超临界co2的溶解和膨胀性质，将葡藤板内部形成均匀的微小气泡，从而显著降低葡藤板材料的密度，使其在保持强度的同时，降低重量，减少建筑工程装配中，葡藤板的装配负荷。26、2、本发明在利用超临界co2制备改善葡藤板密度的过程中，通过与辅助剂的结合，提高超临界co2发泡速率，使其能够在互不排斥且环保的情况下，促进气泡的快速生成和扩展，且提高了轻质葡藤板的力学性能、耐久性和吸水性，使其能够有效的运用于建筑、家具和包装等领域。技术特征：1.一种利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，该超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法包括以下几个步骤：2.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤一中，确保葡萄藤原材料无明显损伤及瑕疵，经清洗、烘干等处理得到葡藤板样品，并按需要将葡藤板样品裁取一定的尺寸和形状。3.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤一中，选取多个葡藤板样品，其结构形状均为一致，且含水率一致，用于多次葡藤板试验。4.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤二中，根据实验设定超临界co2的处理条件，设定釜内温度和压力，其发泡温度在100℃到240℃之间，釜内压力为100-200bar。5.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤二中，反应釜为高压釜，釜体为高压筒体，其材质为不锈钢、碳钢或低合金钢的其中一种，其筒体内层为复合板制成，釜顶安装有泄放装置，如安全阀、爆破片装置或两者的组合装置等。6.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤二中，辅助剂为表面处理剂、增强剂、促进剂和催化剂。7.根据权利要求6所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，表面处理剂为十二烷基硫酸钠，表面处理剂的添加成份为葡藤材料重量的0.5％-3％；8.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤五中，其结构变化检测采用光学显微镜观察制备的轻质葡藤板样品的内部结构。9.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤五中，性能分析使用热重分析，用于测试样品的热性能。10.根据权利要求1所述的利用超临界co2发泡制备轻质葡藤板的方法，其特征在于，在步骤六中，性能分析采用抗压试验和拉伸试验，每组葡藤板样品进行三次实验，取其平均值，允许均差在0.1～0.25。技术总结本申请实施例提供一种利用超临界CO