CN102699971A

CN102699971A - 生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法

Info

Publication number: CN102699971A
Application number: CN2012101776218A
Authority: CN
Inventors: 潘明珠; 周定国; 周晓燕; 连海兰
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及的是一种生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法。它涉及降低人造板甲醛释放量的改性方法，步骤为以稻秸和稻壳为原料，经热解、酸解得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径50～80nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的0.5～2.5％加入至脲醛树脂中，在40～70℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持2.5～5min。再将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压制成人造板。经测试，制备的胶合板胶合强度在0.78～1.35MPa，游离甲醛释放量降低了7～30％。本发明在脲醛树脂中加入稻秸和稻壳中提取的生物质纳米二氧化硅，不但保证所制备的胶合板的胶合强度、降低甲醛释放量，而且能够合理利用农作物秸秆。

Description

生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法

技术领域

本发明属于人造板的制造领域，涉及一种通过稻秸、稻壳制备得到的生物质纳米二氧化硅处理降低人造板甲醛释放量的方法。

背景技术

目前，我国多采用脲醛树脂胶黏剂制造人造板。脲醛树脂具有一定的耐水胶合强度、合成工艺简单、成本低廉。由于该胶种及其胶结产品在使用过程中存在甲醛释放，污染环境、危害人们的身体健康，因此，对脲醛树脂及其制备得到的人造板的降醛处理一直是国内外研究的热点。通过对脲醛树脂胶的改性、制板工艺的调整和板材的后期处理可以降低人造板的游离甲醛释放量。但是，改性后人造板物理力学性能存在一定程度的下降，而且受到成本的限制，因此在一定程度上还不能规模化使用。

纳米二氧化硅为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。纳米二氧化硅微结构呈絮状和网状，为球形。具有高表面活性、高比表面积。纳米尺寸的二氧化硅由于其所特有的表面界面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使得纳米二氧化硅表现出优良的光、力、电、热、放射、吸收等特殊功能。因此，纳米二氧化硅被广泛地应用于陶瓷、塑料、橡胶、化工、轻工、食品、医药、农业等领域。

纳米二氧化硅的制备可以采用气相法、溶胶—凝胶法、沉淀法等。这些方法成本高、能耗高、技术复杂、设备精度要求高、污染大，制约着高品质纳米二氧化硅工业化生产。随着绿色科技的发展，利用自然资源制备纳米二氧化硅得到深入地研究。生物体中通过生物矿化形成无定型二氧化硅是在温和的生理状态下完成的，具有精确的遗传控制性，呈现纳米水平的精巧结构，是人类目前无法制造出来的。水稻就是一个纳米硅的生物制造器，水稻的稻秸和稻壳中含有丰富的硅物质，采用热解、酸解提取的硅物质，再经低温球磨可以制备成纳米二氧化硅。将制备得到的纳米二氧化硅应用于人造板的降醛处理对降低人造板的甲醛释放量和扩大农作物秸秆的功能化利用具有积极的意义。

发明内容

本发明的目的：提出以稻秸和稻壳中提取的生物质纳米二氧化硅为改性剂，利用纳米二氧化硅表面的Si-OH与脲醛树脂中的-CH₂-OH发生反应，生成稳定的Si-O-C结构，减少了脲醛树脂中存在的-CH₂-OH和C-O-C分解断裂释放出甲醛的几率；此外，稻秸和稻壳中提取的生物质纳米二氧化硅具有较大的比表面积和空隙率，能对脲醛树脂中的游离甲醛产生一定的物理吸附作用，降低脲醛树脂及其制品的甲醛释放量。

本发明的技术解决方案：在脲醛树脂的调制阶段，将稻秸和稻壳中提取的生物质纳米二氧化硅加入至脲醛树脂中，在一定的温度下进行高速搅拌，并保持一段时间。然后将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压制成降醛型人造板。

生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法：以稻秸和稻壳为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径50～80nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的0.5～2.5％加入至脲醛树脂中，在40～70℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持2.5～5min。然后，将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压制成降醛型人造板，热压温度为130～180℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。

本发明的优点：本发明在脲醛树脂中加入稻秸和稻壳中提取的生物质纳米二氧化硅，不但保证所制备的胶合板的胶合强度，而且能够有效降低所制备人造板中的甲醛释放量，同时能够合理利用稻秸和稻壳。

性能测试表明：以生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法制备得到的胶合板胶合强度在0.78～1.35MPa，游离甲醛释放量相对于未改性的降低了7～30％。

具体实施方式

实施例1，以稻秸和稻壳为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径50～60nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的0.5％加入至脲醛树脂中，在40～50℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持2.5～5min。然后，将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压，热压温度为130～180℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。经测试，制备得到的胶合板胶合强度为0.95MPa，游离甲醛释放量为9.1mg/L。

实施例2，以稻秸和稻壳为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径50～60nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的1.0％加入至脲醛树脂中，在50～70℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持2.5～3min。然后，将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压，热压温度为130～150℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。经测试，制备得到的胶合板胶合强度为0.87MPa，游离甲醛释放量为6.9mg/L。

实施例3，以稻秸和稻壳为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径60～80nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的2.0％加入至脲醛树脂中，在40～50℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持3～5min。然后，将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压，热压温度为130～180℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。经测试，制备得到的胶合板胶合强度为1.06MPa，游离甲醛释放量为6.7mg/L。

实施例4，以稻秸和稻壳为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径60～80nm。将制备得到的生物质纳米二氧化硅按绝干重量占脲醛树脂固体含量的2.5％加入至脲醛树脂中，在50～70℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持3～5min。然后，将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压，热压温度为130～180℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。经测试，制备得到的胶合板胶合强度为1.02MPa，游离甲醛释放量为9.0mg/L。

Claims

1.一种生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法，其特征包括以下工艺步骤：

1)生物质纳米二氧化硅的制备：以生物质为原料，经热解和酸解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨得到生物质纳米二氧化硅，粒径50～80nm。

2)脲醛树脂的调制：将绝干重量占脲醛树脂固体含量0.5～2.5％的生物质纳米二氧化硅加入至脲醛树脂中，在40～70℃下进行搅拌，搅拌速度在150～250r/min，保持2.5～5min。

3)人造板制备：将调制好的脲醛树脂胶黏剂，添加至木质单元，经铺装、预压和热压制成人造板，热压温度为130～180℃、热压时间为30～60sec/mm，热压压力为1.2～3.0MPa。

2.根据权利要求1所述的生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法，其特征在于所述的生物质纳米二氧化硅的制备原料为稻秸、稻壳，经酸解和热解后得到二氧化硅，然后经低温冷冻球磨处理。

3.根据权利要求1所述的生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法，其特征在于生物质纳米二氧化硅的绝干重量占脲醛树脂固体含量的0.5～2.0％。

4.根据权利要求1所述的生物质纳米二氧化硅降低人造板甲醛释放量的方法，其特征在于脲醛树脂的调制温度在45～58℃。