CN103361013B - 一种复合酚醛胶组合物及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合酚醛胶组合物，所述组合物的重量百分比组成为热固性酚醛树脂、树皮粉、伊利石、叶蜡石、白云母、负离子粉、叙永土、方解石、碳纤维、贝壳粉、水。根据落叶松树皮粉中含有丰富的单宁和木质素，发现使用树皮粉在适当时间、按一定量添加到酚醛树脂胶中，可以起到替代相等量的胶粘剂节约用胶、降低游离酚和醛的作用，还可以提高人造板质量，使其不发生龟裂的作用。树皮是木材生产剩余物，是一种纯天然、无毒的生物质材料。用其替代部分酚醛胶粘剂，不改变施胶、热压等人造板生产工艺，生产的人造板经检测质量符合国家标准，酚、醛释放量可大幅度降低。
Description
技术领域
本发明属于林业工程中的木材科学与技术领域，具体涉及一种复合酚醛胶组合物及其应用方法。
背景技术
热固型酚醛树脂胶粘剂是人造板生产领域中广泛使用的胶粘剂之一，由于其胶接强度高、耐水、耐热性能好，在人造板行业中其用量仅次于脲醛树脂，被广泛应用于Ⅰ类胶合板、集装箱地板、指接材、层积材等耐水、耐热人造板和木制品的胶接。
但酚醛胶的主要缺陷在于：生产该胶的主要原料苯酚和甲醛都严重污染环境，在制胶过程中有游离酚和游离醛逸出，制成的成品长期释放有毒气体游离酚和游离醛，严重危害人们健康；特别是苯酚对动植物有较强的毒性，具有致癌性，对皮肤及人体组织具有强腐蚀性。而酚醛胶合板中存在微量的游离酚，长期暴露于含有游离酚的环境中，通过吸入或与皮肤接触等都有可能对健康造成严重损害。另外由于制胶原料苯酚市场价格高，导致胶的产品成本高，效益差；还由于该胶有一定脆性，耐老化性能较差，生产的板材易发生龟裂。由于以上原因，制胶厂家纷纷采取各种措施对其进行改性，研究较多的是利用三聚氰胺、尿素、木质素、聚乙烯醇、间苯二酚等物质对其进行改性。
根据有关资料，PF（酚醛树脂）胶粘剂通过三聚氰胺的改性可进一步提高其耐磨、耐热性。引入尿素、木质素可降低其生产成本。加入聚乙烯醇缩醛等高分子弹性体可以降低胶层的内应力，防止老化龟裂。利用间苯二酚的活性可以达到提高固化速度、降低固化温度的目的。但所有的对PF的改性工艺都较复杂，均需添加不同的催化剂，且无大规模用于人造板生产中的报导。
目前在对酚醛树脂胶低毒化研究过程中，为了降低游离酚、醛含量，大都采用在制胶过程中或使用过程中添加各种添加剂或改性剂，虽然对降低游离酚、醛释放可有一定效果，但面临的缺陷仍然是成本过高、改性后树脂的胶合强度等其他理化性能下降、人造板生产效率降低(热压时间延长)等。目前尚未见有直接使用生物质材料在不经改性、不改变热压工艺条件下就可替代酚醛树脂胶压制人造板方面的报导。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供具体涉及一种复合酚醛胶组合物及其应用方法，在人造板生产时既能替代相等量的胶粘剂节约施胶量，又能降低游离酚、醛释放量，同时还能改善人造板质量，使生产的人造板不发生龟裂，且原料成本低、纯天然、无毒、易得，工艺简单，适合工业大规模人造板的生产。
本发明人经研究和多次试验，根据落叶松树皮粉中含有丰富的单宁和木质素，其含有的酚羟基、醛基在一定条件下可替代PF中的合成原料苯酚、甲醛的原理，发现使用树皮粉在适当时间、按一定量添加到酚醛树脂胶中，可以起到替代相等量的胶粘剂节约用胶、降低游离酚和醛的作用，还可以提高人造板质量，使其不发生龟裂的作用。树皮是木材生产剩余物，是一种纯天然、无毒的生物质材料。用其替代部分酚醛胶粘剂，不改变施胶、热压等人造板生产工艺，生产的人造板经检测质量符合国家标准，酚、醛释放量可大幅度降低。
本发明使用落叶松树皮和少量无机矿物为原料，将落叶松树皮粉碎到80-150目，在人造板生产涂胶前加入到调制好的胶中即可使用。经工厂试验证明，在热固型酚醛胶中使用本品，热压时酚、醛气味明显减少，生产成本降低，胶合强度提高，产品久放不发生龟裂。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种复合酚醛胶组合物，所述组合物的重量份组成为：
热固性酚醛树脂 60-80份
树皮粉 10-20份
伊利石 1-5份
叶蜡石 1-5份
白云母 1-5份
负离子粉 1-2份
叙永土 1-5份
方解石 1-5份
碳纤维 1-2份
贝壳粉 1-5份
水 2-10份。
所述碳纤维的尺寸为100nm-200nm，所述热固性树脂的固含量50%，粘度25℃，300-600cp，密度20℃时，1.2g/cm3，聚合时间，120℃时，80s，储存稳定性20℃时 ＞60天，所述树皮粉的粒径为80-150目，其他矿物及贝壳粉的粒径为100-120目。
所述树皮粉的原料选自落叶松树皮、杨树、黑荆树、冷杉、水曲柳、柞树、榆树、铁杉、云杉、红松、鱼鳞松、栲树、木麻黄、樟子松、红树、槭树、桉树、坚木、相思树、山槐或黑荆树的树皮中至少一种。
以生产刨花板为例，所述组合物的应用方法如下：
步骤一 将准备的原料，利用干燥设备将其干燥至含水率为2%；
步骤二 原料的破碎，将物树皮研磨成80-150目的树皮粉，将碳纤维破碎成100nm-200nm，将其他矿物及贝壳粉研磨成100-120目；
步骤三 按重量份配比，树皮粉加温至50℃，将除热固性酚醛树脂以外的其他原料，分别加入到水中，边加入，边搅拌，得到混合料，备用；
步骤四 根据用胶量需要，将调制好的酚醛树脂减去10%-30%，加入同等重量的调制好的步骤三中的混合料，搅拌均匀，即可加入涂胶机施用，经预压后，在热压温度160℃，单位压力3.5MPa，热压时间30s/mm板厚条件下热压成型，制得刨花板毛板，经冷却、裁边、板面砂光。
本发明，是发明人经过大量的创造性的劳动得到的最终的结果，经研究发现，树皮粉在少量无机矿物粉的作用下，无需经过前期的处理，可直接替代部分酚醛树脂，起到胶黏剂的作用，同时，这些无机矿物粉相互作用，只有达到最佳配比的时候，粘结效果最为明显，虽然现有技术中已经有将树皮粉应用于改性酚醛树脂中的报道，但其大多数是树皮粉经碱性溶液处理后，替代部分苯酚，本发明中，树皮粉作为直接替代酚醛树脂的作用方式，在现有技术中还鲜有报道，即便有个别报道，其在抑制游离酚和醛方面的效果，以及粘结效果方面也不如本发明。
虽然，作为本领域的公知，无机填料加入量越多，可以降低用胶成本，但添加量过多，会延长树脂的固化时间，降低胶合强度及树脂的耐水性。无机填料的计入量是本领域技术人员根据树脂的情况浓度、胶接制品的质量要求如工作粘度、涂覆性、耐老化性能、强度、硬度、胶合力、以及制品的成本来决定的，其效果虽然可以预估，但在原料种类的选择，相互之间的作用，以及具体的最佳配比上，是需要付出创造性的劳动才能够得到的，而不仅仅是有限次的试验所能达到的。
有益效果
落叶松树皮粉替代后的胶粘剂胶合强度及木破率
在实验室及生产车间进行多次试验，在不改变胶合板热压工艺参数条件下压制的五层胶合板，按国家规定标准检测的胶合强度和木材破坏率指标如下：
胶合强度≥2MPa 木材破坏率＝100%
均达到和超过国家标准规定。
游离甲醛明显减少
热压时刺眼、刺鼻的酚、醛味完全消失，代之以一种糊香味道。生产的胶合板经检测游离酚含量低于0.1mg/L，游离醛含量低于0.1 mg/L，达到E0级标准。
生产的胶合板长期放置不发生龟裂。
1、用树皮粉等直接替代酚醛树脂胶的替代量可达到20%-40%，可减少酚醛胶涂胶量，降低人造板的生产成本。
2、由于树皮粉的加入，减少了游离酚、醛释放；提高胶合强度10%；提高耐老化性能，使人造板不发生龟裂，同时负离子粉的加入，有效的降低了有害物质尤其是游离酚和醛的产生。
3、使用操作工艺简单，本替代剂不改变制胶工艺和人造板热压工艺。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
热固性酚醛树脂 60份
树皮粉 20份
伊利石 1份
叶蜡石 1份
白云母 1份
负离子粉 2份
叙永土 1份
方解石 1份
碳纤维 1份
贝壳粉 2份
水 10份。
所述碳纤维的尺寸为100nm，所述热固性树脂的固含量50%，粘度25℃，300-600cp，密度20℃时，1.2g/cm3，聚合时间，120℃时，80s，储存稳定性20℃时 ＞60天，所述树皮粉的粒径为80目，其他矿物及贝壳粉的粒径为100目。
用于生产5层胶合板：单板厚度1.3-1.4mm，单板含水率≤8%，涂胶量300g/cm2（双面），热压压力3.5MPa，温度160℃，热压时间7分钟，卸板后陈放24小时。取2cm×2cm试件，用60℃热水浸泡，72小时做试验，胶合板的胶合强度，2MPa，木破率100%，苯酚释放量0.1 mg/L，甲醛释放量0.1 mg/L。
实施例2
热固性酚醛树脂 80份
树皮粉 10份
伊利石 1份
叶蜡石 1份
白云母 1份
负离子粉 1份
叙永土 1份
方解石 1份
碳纤维 1份
贝壳粉 1份
水 2份。
所述碳纤维的尺寸为200nm，所述热固性树脂的固含量50%，粘度25℃，300-600cp，密度20℃时，1.2g/cm3，聚合时间，120℃时，80s，储存稳定性20℃时 ＞60天，所述树皮粉的粒径为150目，其他矿物及贝壳粉的粒径为120目。
用于生产5层桦木胶合板：单板厚度1.3-1.4mm，单板含水率≤7%，涂胶量280g/cm2（双面），热压压力1.0MPa，温度100—120℃，热压时间7分钟，卸板后陈放24小时。取2cm×2cm试件，用60℃热水浸泡72小时做试验，胶合板的胶合强度,2.5MPa，木破率100%，苯酚释放量0.08 mg/L，甲醛释放量0.1 mg/L。以上压制出的胶合板存放一年以上均未发生龟裂。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种复合酚醛胶组合物，其特征在于：所述组合物的重量份组成为：
热固性酚醛树脂 60份
树皮粉 20份
伊利石 1份
叶蜡石 1份
白云母 1份
负离子粉 2份
叙永土 1份
方解石 1份
碳纤维 1份
贝壳粉 2份
水 10份，
所述碳纤维的尺寸为100nm，所述热固性树脂的固含量50%，粘度25℃，300-600cp，密度20℃时，1.2g/cm3，聚合时间，120℃时，80s，储存稳定性20℃时 ＞60天，所述树皮粉的粒径为80目，其他矿物及贝壳粉的粒径为100目。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述树皮粉的原料选自落叶松树皮、杨树、冷杉、水曲柳、柞树、榆树、铁杉、云杉、红松、鱼鳞松、栲树、木麻黄、樟子松、红树、槭树、桉树、坚木、相思树、山槐或黑荆树的树皮中至少一种。
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