[发明专利]一种橡胶－木材－水泥复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑材料，属水泥基复合材料领域，具体涉及一种橡胶-木材-水泥功能性绿色环保复合材料。

背景技术

材料科学与工程是人类文明的物质基础，材料的使用与国家在一个历史时期内的生产力和科学技术的发展水平密切相关。材料的品种和产量是衡量一个国家的科学技术、经济发展和人民生活水平的重要标志之一。

水泥、木材、钢材和塑料是当今世界的四大原材料。我国是水泥工业大国，水泥工业作为我国基础性原材料工业的支柱之一，在国民经济可持续发展中具有举足轻重的地位。随着科学技术的发展和人们环保意识的增强，水泥工业的可持续发展越来越得到重视。由于水泥生产过程能耗大、污染严重、资源未充分利用。自20世纪70年代开始，美国、法国、德国、日本等工业发达国家就已研究和推进废弃物替代天然资源的工作。随着社会的进步，现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战，要求水泥基复合材料不仅要承重，还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能和智能建筑的需要，因此，将其他材料与水泥复合制备新型功能复合材料的研究和开发已逐渐成为热点。

中国森林资源紧缺，是世界上木材资源较为贫乏的国家，每年都需从国外进口大量原木和木制成品。合理利用和节约木材并寻求木材替代品以缓解木材供求的紧张局面，满足人民生活和工业建设的需要已经成为我国材料科学工作者的重要研究课题。发展木质复合材料是合理利用和节约木材的有效途径。目前我国生产的复合材料产品的种类较少，功能性等方面与先进国家相比存在较大差距。随着生活水平的提高，人们对材料的环保性能和功能性的要求也越来越高，发展绿色环保多功能木质复合材料已经成为国内外的发展趋势。因此，针对我国现有形势发展木材与水泥等制备复合材料就显得更为迫切。

随着汽车工业的发展，日益增多的废旧轮胎再利用以及废旧轮胎的 “黑色污染”已经成为世界性难题。全世界每年有15亿条轮胎报废。中国自2002年已成为世界最大的橡胶消费国和橡胶进口国，然而废旧轮胎循环利用率仅有20％左右，远低于发达国家。废旧轮胎的循环利用不仅能够缓解我国橡胶资源的匮乏问题，又可节约大量资金。研究和探索更加有效的方法来解决废弃轮胎的再利用和“黑色污染”问题在我国显得尤为紧迫。为了减少“黑色污染”保护环境和节约资源，各国都鼓励利用废弃轮胎与其他材料复合作为建筑材料。而水泥和木材资源丰富，价格低廉并具有较好的强度特性。橡胶如能与木材和水泥复合既可以克服自身材料的不足又可相互互补并节省资源。

然而，由于材料性能之间的差异较大，现有技术很难将这三种原料有机融合，使得复合材料的研究和应用难以进行。

橡胶-木材-水泥功能环保复合材料的开发利用，具有巨大的市场潜力，广阔的市场空间和前景。同时为解决日益增多的废弃轮胎“黑色污染”全球性难题开辟一条新的途径。从环境保护和可持续发展的角度来看，将水泥和可再生的木材及日益增多的废弃汽车轮胎制备成多功能复合材料具有十分重要的环境和社会意义并实现了环境与人类社会协调、可持续发展的循环经济产业体系。

发明内容

为解决“黑色污染”，实现资源的有效循环利用，缓解水泥和木材资源的紧缺状况，本发明目的在于提供一种新型绿色建材即橡胶-木材-水泥功能环保复合材料。

本发明橡胶-木材-水泥功能性绿色环保复合材料，是以废旧轮胎橡胶及废弃橡胶制品、木质材料和硅酸盐水泥为原材料，将异氰酸酯胶粘剂施加于废旧橡胶颗粒表面，将木质材料浸泡预处理后干燥，再将处理后的橡胶颗粒和木质材料与水泥共混形成复合材料坯材，经铺装、压制、养护得到复合材料成品。

上述复合材料中，所述的废旧橡胶轮胎及废弃橡胶制品为颗粒状，颗粒几何尺寸为0.5mm～7mm；所述的木质材料为木质刨花、木材加工余料、或非木纤维如秸秆等，由几何尺寸为长1mm～25mm，宽0.2～20mm，厚0.2～2.0mm的材料混用，PC纤维、玻璃纤维为普通工业用纤维材料。

上述复合材料中，原材料干料配比为水泥30～70重量份，木质材料 10～40重量份，橡胶颗粒5～40重量份，小于总重量5％的PC/玻璃纤维增强材料。

所述原料中还包括有机增强材料，所述有机增强材料为PC纤维或玻璃纤维，其用量为小于干料总重量的5％。

原料中另外添加化学助剂，所述化学助剂为硅酸钠(Na₂SiO₃)、氯化钙(CaCl₂)和硫酸盐类中的一种或多种的混合，添加量为1～8重量份。