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一种高强度无胶刨花板的制备方法与流程

2021-01-12 14:01:17|284|起点商标网
本发明涉及一种高强度无胶刨花板的制备方法,属于人造板
技术领域:

背景技术:
:目前,国内外人造板产品绝大多数是用脲醛树脂或酚醛树脂等合成树脂胶制造的。而此类合成树脂胶黏剂在人造板生产加工和使用过程中会释放出游离甲醛,损害人体健康,污染环境。并且现在降低甲醛释放量常用的方法(降低胶黏剂的摩尔化、添加甲醛捕捉剂、贴面封闭处理等)都只能暂时地降低材料的游离甲醛释放量,而不能控制材料在使用过程中游离甲醛的缓慢反复释放,所以如何从根本上控制材料的甲醛污染已成目前十分迫切解决的问题。近年来,火灾现象频频发生,因为在现代建筑和装饰中,为满足人们的需求,室内装修越来越豪华。而大多数室内装修材料是由木材和木制品构成,由于它易燃,防火性能差,大多数建筑物火灾都由室内装修材料引燃和蔓延所致。所以说对木材和人造板进行阻燃处理已经成为一项紧迫任务了。目前,研究较多且制板技术较成熟的刨花板密度一般在0.45~0.9g/cm3之间,主要应用于家具、地板、建筑、船舶制造等领域。而在实际应用中,许多人造板应用场合(室内隔音隔热装饰等)并不需要板材有较高密度和强度,反而要求板材具有质量低,密度轻等特点。刨花板属于人造板的一种,是木材碎料或其他木质纤维材料的碎料与胶黏剂在一定的温度和压力下压制而成的一种板材。可用于制造家具、案台、地板、墙面和办公用品等。依据不同的分类方法,可以将刨花板分成不同的类别。按照刨花板的结构,可分为均质刨花板、多层刨花板、定向刨花板、华夫刨花板等。按照刨花板的制造方法,可分为平压刨花板、挤压刨花板等。按照所使用的原料可分为木材刨花板、竹材刨花板、水泥刨花板、棉秆刨花板、稻草刨花板等,水泥刨花板等新型材料的刨花板近年来研究日趋火热。按照表面装饰状况可分为饰面刨花板和未饰面刨花板。有时候为应对在特殊环境下的使用,会赋予刨花板某些特殊的性能,根据这些不同的性能,可将刨花板分为防腐刨花板、阻燃刨花板、隔声刨花板等。目前,国内外生产的人造板产品绝大多数是用脲醛树脂胶制造的。由于脲醛胶制造的人造板存在着游离甲醛释放问题,且持续时间长。为了保护人民群众的身体健康,如何从根本上控制木质复合材料的甲醛释放是摆在科研人员面前十分迫切的问题。这也促进了无胶胶合技术的发展。人造板无胶胶合就是不采用传统含醛树脂胶黏剂,通过依靠一些化学活化剂或者催化剂对原料基本单元进行化学作用产生类胶黏剂的物质,使原料基本单元胶黏成板。目前,国内外研究无胶人造板主要包括以下几种方法:(1)氧化结合法,用氧化剂对处理材料表面进行氧化处理再经热压成板。为了提髙人造板的物理力学强度以及耐水性能,通常加入一定量的交联剂或填缝剂。(2)自由基引发法,用过氧化氨、过氧化钠等过氧化物和一些含有铁离子的盐类喷洒或涂刷木材表面,使其活化产生自由基,然后进行热压;自由基会引发聚合反应而胶接成板,其中也包括氧化结合作用。(3)碱溶液活化法,用氢氧化钠、碳酸钠、氨氧化钾等碱溶液对木材表面进行处理,使其界面特性和表面化学性质发生了变化,有利于界面胶接。(4)酸催化缩聚法,用硫酸等酸作为催化剂对木质材料表面进行处理,使材料表面的纤维素或者木质素产生部分降解,其降解产物在一定条件下又发生缩聚反应从而使界面间形成化学结合。(5)天然物质转化法,将木质材料本身所含的物质或者外加的天然物质作为添加剂,一定热压条件下发生化学转换,生成具有胶黏剂或交联剂作用的另一些新物质,从而实现热压过程中的自生胶合。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题:针对现有无胶刨花板力学性能较差的问题,提供了一种高强度无胶刨花板的制备方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:(1)将杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵置于高速搅拌机中,常温下以3000~4000r/min转速搅拌40~60min,得混合料;(2)将混合料置于模具中,置于热压机下热压处理8~10min,脱模,置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h,常温冷却,得高强度无胶刨花板。所述的杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵的重量份为80~100份杨木刨花片、20~25份短竹纤维、40~50份粘稠液、4~5份白油、8~10份硬脂酸钠、12~15份石蜡、8~10份聚磷酸铵。步骤(2)所述的模具的规格为500mm×500mm×300mm,热压处理的条件为温度180~200℃、压力4~6mpa。步骤(1)所述的粘稠液的具体制备步骤为:(1)将麦芽糊精、羧甲基纤维素加入去离子水中,在80~90℃的水浴条件下以180~200r/min搅拌20~30min,保温,得混合溶液;(2)将蔗糖、葡萄糖加入混合溶液中,降温至50~60℃,以200~250r/min转速搅拌15~20min,得混合糖溶液;(3)将柠檬酸、乳酸置于混合糖溶液中,常温下以300~340r/min转速搅拌40~60min,得粘稠液。所述的麦芽糊精、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、乳酸、羧甲基纤维素、去离子水的重量份为30~40份麦芽糊精、15~20份蔗糖、15~20份葡萄糖、18~24份柠檬酸、18~24份乳酸、12~16份羧甲基纤维素、90~120份去离子水。步骤(1)所述的短竹纤维的具体制备步骤为:(1)将氢氧化钠加入去离子水中,常温下以140~180r/min转速搅拌10~15min,得氢氧化钠溶液;(2)将竹纤维加入氢氧化钠溶液中,在70~80℃的水浴下以200~250r/min转速搅拌1~2h,得竹纤维悬浮液;(3)将竹纤维悬浮液置于超声波分散机中,在50~60℃的条件下超声处理30~40min,过滤,取滤饼,用去离子水洗涤至中性,置于60~80℃的烘箱中干燥3~4h,得碱处理竹纤维;(4)将碱处理竹纤维置于剪切机中,剪切4~6min,得短竹纤维。所述的竹纤维、氢氧化钠、去离子水的重量份为20~30份竹纤维、20~30份氢氧化钠、100~150份去离子水。步骤(3)所述的超声处理的功率为400~500w步骤(4)所述的短竹纤维的平均长度为4~6mm。本发明与其他方法相比,有益技术效果是:(1)本发明以杨木刨花片为原料,并加入竹纤维,制备一种高强度无胶刨花板,杨木刨花片的纤维素分子中存在许多活性羟基,在压力作用下,纤维素间的距离越来越近,当羟基中的氢原子与相邻纤维素分子羟基中负电性较强的氢原子以负价键联结成氢键,使刨花片内的结合力増强,热压过程中,高温促使纤维素和半纤维素降解,生成一系列单糖,单糖与原料中的单糖脱水后形成糠醛类物质,在热压过程中糠醛树脂化,可以有效提高杨木刨花片和竹纤维之间的粘结强度,从而增强无胶刨花板的力学强度,用氢氧化钠溶液对竹纤维表面进行处理,使其界面特性和表面化学性质发生了变化,有利于界面胶接,通过热压处理后,竹纤维胞间层与细胞壁分离,以碎片状覆盖在杨木刨花片的纤维表面,竹纤维胞间层中的木质素被重新抽出,同时半纤维素的降解产物沉积于纤维表面,形成胶粘效果,提高杨木刨花片与竹纤维的黏结力;(2)本发明以蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、乳酸为粘结剂,并添加麦芽糊精和羧甲基纤维素,制备一种高强度无胶刨花板,无胶刨花板的胶合是不采用传统含醒树脂胶黏剂,通过依靠一些化学活化剂或者催化剂对原料基本单元进行化学作用产生类胶黏剂的物质,使原料基本单元胶黏成板,蔗糖是一种双糖,它是由一个分子的葡萄糖和一个分子的果糖组成的,蔗糖是从糖料作物甜菜或甘蔗中提取出来的,安全无毒,具有良好的生物相容性和可降解性,葡萄糖是一种单糖,它是一种多羟基醛,葡萄糖含五个羟基,一个醛基,具有多元醇和醛的性质,蔗糖和葡萄糖在高温下能与柠檬酸和乳酸发生酯化反应,,酯化产物能与杨木刨花片中的木质素和竹纤维产生交联作用,形成三维网状结构,可以提高刨花板的粘结强度和力学性能,麦芽糊精具有溶解性好,不易吸潮,稳定性好,难以变质的特性,麦芽糊精的增稠性强、载体性好、不吸潮,可以有效防止糖分吸潮,羧甲基纤维素具有良好的成膜性,加入麦芽糊精和羧甲基纤维素可以有效防止糖分吸潮,从而有效提高无胶刨花板的机械性能和力学强度。具体实施方式按重量份数计,分别称量20~30份竹纤维、20~30份氢氧化钠、100~150份去离子水,将氢氧化钠加入去离子水中,常温下以140~180r/min转速搅拌10~15min,得氢氧化钠溶液,将竹纤维加入氢氧化钠溶液中,在70~80℃的水浴下以200~250r/min转速搅拌1~2h,得竹纤维悬浮液,将竹纤维悬浮液置于超声波分散机中,在50~60℃的条件下以400~500w超声处理30~40min,过滤,取滤饼,用去离子水洗涤至中性,置于60~80℃的烘箱中干燥3~4h,得碱处理竹纤维,将碱处理竹纤维置于剪切机中,剪切4~6min,得平均长度4~6mm的短竹纤维;再按重量份数计,分别称量30~40份麦芽糊精、15~20份蔗糖、15~20份葡萄糖、18~24份柠檬酸、18~24份乳酸、12~16份羧甲基纤维素、90~120份去离子水,将麦芽糊精、羧甲基纤维素加入去离子水中,在80~90℃的水浴条件下以180~200r/min搅拌20~30min,保温,得混合溶液,将蔗糖、葡萄糖加入混合溶液中,降温至50~60℃,以200~250r/min转速搅拌15~20min,得混合糖溶液,将柠檬酸、乳酸置于混合糖溶液中,常温下以300~340r/min转速搅拌40~60min,得粘稠液;再按重量份数计,分别称量80~100份杨木刨花片、20~25份短竹纤维、40~50份粘稠液、4~5份白油、8~10份硬脂酸钠、12~15份石蜡、8~10份聚磷酸铵,将杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵置于高速搅拌机中,常温下以3000~4000r/min转速搅拌40~60min,得混合料,将混合料置于规格为500mm×500mm×300mm的模具中,置于热压机下,在温度180~200℃、压力4~6mpa的条件下热压处理8~10min,脱模,置于80~100℃的烘箱中干燥1~2h,常温冷却,得高强度无胶刨花板。实施例1按重量份数计,分别称量20份竹纤维、20份氢氧化钠、100份去离子水,将氢氧化钠加入去离子水中,常温下以140r/min转速搅拌10min,得氢氧化钠溶液,将竹纤维加入氢氧化钠溶液中,在70℃的水浴下以200r/min转速搅拌1h,得竹纤维悬浮液,将竹纤维悬浮液置于超声波分散机中,在50℃的条件下以400w超声处理30min,过滤,取滤饼,用去离子水洗涤至中性,置于60℃的烘箱中干燥3h,得碱处理竹纤维,将碱处理竹纤维置于剪切机中,剪切4min,得平均长度4mm的短竹纤维;再按重量份数计,分别称量30份麦芽糊精、15份蔗糖、15份葡萄糖、18份柠檬酸、18份乳酸、12份羧甲基纤维素、90份去离子水,将麦芽糊精、羧甲基纤维素加入去离子水中,在80℃的水浴条件下以180r/min搅拌20min,保温,得混合溶液,将蔗糖、葡萄糖加入混合溶液中,降温至50℃,以200r/min转速搅拌15min,得混合糖溶液,将柠檬酸、乳酸置于混合糖溶液中,常温下以300r/min转速搅拌40min,得粘稠液;再按重量份数计,分别称量80份杨木刨花片、20份短竹纤维、40份粘稠液、4份白油、8份硬脂酸钠、12份石蜡、8份聚磷酸铵,将杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵置于高速搅拌机中,常温下以3000r/min转速搅拌40min,得混合料,将混合料置于规格为500mm×500mm×300mm的模具中,置于热压机下,在温度180℃、压力4mpa的条件下热压处理8min,脱模,置于80℃的烘箱中干燥1h,常温冷却,得高强度无胶刨花板。实施例2按重量份数计,分别称量25份竹纤维、25份氢氧化钠、125份去离子水,将氢氧化钠加入去离子水中,常温下以160r/min转速搅拌12min,得氢氧化钠溶液,将竹纤维加入氢氧化钠溶液中,在75℃的水浴下以225r/min转速搅拌1h,得竹纤维悬浮液,将竹纤维悬浮液置于超声波分散机中,在55℃的条件下以450w超声处理35min,过滤,取滤饼,用去离子水洗涤至中性,置于70℃的烘箱中干燥3h,得碱处理竹纤维,将碱处理竹纤维置于剪切机中,剪切5min,得平均长度5mm的短竹纤维;再按重量份数计,分别称量35份麦芽糊精、18份蔗糖、18份葡萄糖、21份柠檬酸、21份乳酸、14份羧甲基纤维素、105份去离子水,将麦芽糊精、羧甲基纤维素加入去离子水中,在85℃的水浴条件下以190r/min搅拌25min,保温,得混合溶液,将蔗糖、葡萄糖加入混合溶液中,降温至55℃,以225r/min转速搅拌18min,得混合糖溶液,将柠檬酸、乳酸置于混合糖溶液中,常温下以320r/min转速搅拌50min,得粘稠液;再按重量份数计,分别称量90份杨木刨花片、22份短竹纤维、45份粘稠液、4份白油、9份硬脂酸钠、14份石蜡、9份聚磷酸铵,将杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵置于高速搅拌机中,常温下以3500r/min转速搅拌50min,得混合料,将混合料置于规格为500mm×500mm×300mm的模具中,置于热压机下,在温度190℃、压力5mpa的条件下热压处理9min,脱模,置于90℃的烘箱中干燥1h,常温冷却,得高强度无胶刨花板。实施例3按重量份数计,分别称量30份竹纤维、30份氢氧化钠、150份去离子水,将氢氧化钠加入去离子水中,常温下以180r/min转速搅拌15min,得氢氧化钠溶液,将竹纤维加入氢氧化钠溶液中,在80℃的水浴下以250r/min转速搅拌2h,得竹纤维悬浮液,将竹纤维悬浮液置于超声波分散机中,在60℃的条件下以500w超声处理40min,过滤,取滤饼,用去离子水洗涤至中性,置于80℃的烘箱中干燥4h,得碱处理竹纤维,将碱处理竹纤维置于剪切机中,剪切6min,得平均长度6mm的短竹纤维;再按重量份数计,分别称量40份麦芽糊精、20份蔗糖、20份葡萄糖、24份柠檬酸、24份乳酸、16份羧甲基纤维素、120份去离子水,将麦芽糊精、羧甲基纤维素加入去离子水中,在90℃的水浴条件下以200r/min搅拌30min,保温,得混合溶液,将蔗糖、葡萄糖加入混合溶液中,降温至60℃,以250r/min转速搅拌20min,得混合糖溶液,将柠檬酸、乳酸置于混合糖溶液中,常温下以340r/min转速搅拌60min,得粘稠液;再按重量份数计,分别称量100份杨木刨花片、25份短竹纤维、50份粘稠液、5份白油、10份硬脂酸钠、15份石蜡、10份聚磷酸铵,将杨木刨花片、短竹纤维、粘稠液、白油、硬脂酸钠、石蜡、聚磷酸铵置于高速搅拌机中,常温下以4000r/min转速搅拌60min,得混合料,将混合料置于规格为500mm×500mm×300mm的模具中,置于热压机下,在温度200℃、压力6mpa的条件下热压处理10min,脱模,置于100℃的烘箱中干燥2h,常温冷却,得高强度无胶刨花板。对照例:东莞某公司生产的无胶刨花板。将实施例及对照例制备得到的无胶刨花板进行检测,具体检测如下:无胶人造板的性能指标为:静曲强度、弹性模量、内结合强度。本次试验测定方法参考gb/t11718-2009《中密度纤维板》国家标准所规定的测定方法。具体测试结果如表1。表1性能表征对比表检测项目实施例1实施例2实施例3对照例静曲强度/mpa21.221.320.89.5弹性模量/mpa192022102060940内结合强度/mpa0.580.500.550.21由表1可知,本发明制备的无胶刨花板具有良好的力学性能。当前第1页1 2 3 

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