CN105150347A - 一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh450？2-2.5、棕榈丝10-12、尿素3-4、十溴二苯乙烷2-3、氢氧化镁3-4、浓度为95%的乙醇66-70、水性聚氨酯胶黏剂7-8、乳化石蜡1.5-2、水适量；本发明将尿素加热至熔融，与十溴二苯乙烷、氢氧化镁等制成阻燃剂添加到混合纤维的改性剂中，能够提高产品的阻燃防火效果，产品使用农作物秸秆、棕榈丝、木材边角料，节约了大量的森林资源，采用水性聚氨酯作为胶黏剂，生产出来的产品节能、环保、耐折、防火，可以替代木板等。

Description

一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及木质材料深加工技术领域，特别是一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维及其制备方法。

背景技术

近年来，我国中、高密度纤维板业发展非常迅速，原来的硬质纤维板已逐步被中高密度纤维板所取代。中纤板企业对木材原料的依赖性很大，木材原料成本占到生产成本的45%左右，木材原料紧缺已经严重影响到了纤维板的生产。就中高密度纤维板生产的要求而言，为10年以上，竹子的再生周期也在3-5年，而农作物秸秆的再生周期为1年或者不到1年，从资源的利用效率来说，农作物的秸秆最有利。我国是农业大国，具有丰富的农作物秸秆资源，但是目前我国秸秆资源的利用率仅为33%，其余大部分秸秆被作为废弃物焚烧掉或是仅作为燃料，不仅造成了自然资源的浪费，而且加重环境污染。采用廉价的和可再生性强的农作物纤维代替木材原料，已经逐渐成为中、高密度纤维板发展的一个方向。但是以农作物为代表的草本植物纤维则短而细，在一定程度上限制了草纤维板的机械强度。草本植物茎秆有机溶剂抽出物的含量明显比木材原料的低，但主要成分是蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等，加上禾本科植物茎杆、叶片表皮细胞硅质化程度很高，秸秆表面的蜡质层和二氧化硅含量高，不利于胶黏剂的浸润，导致了传统的脲醛树脂对秸秆碎料的胶合不良。这就要求利用农作物秸秆等草本植物纤维制造高密度纤维板时，必须解决现有工艺中存在的传统胶黏剂胶合不良、耐水性差、强度差的缺陷。

酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺树脂胶黏剂是甲醛系列胶三种典型代表，使用三醛胶最突出的问题是游离甲醛释放。三醛胶系列人造板在生产及其产品使用的前3-15年中会不断释放出游离甲醛，严重危害人体健康。国内外对无甲醛密度板等人造板产品的需求日益高涨。生产实践中发现，水性聚氨酯胶黏剂等不含甲醛的胶黏剂应运而生，并且市场占有率越来越高，但是由于价格较高，利用其作为胶粘剂必然会带来密度纤维板的生产成本的增加，但是在采用农作物秸秆、木材边角料等原料的前提下能够节省一部分成分，这样既不会造成成本的增加，也会生产中安全环保的产品，值得在市场上推广。

随着高密度纤维板的不断发展，仅仅是强度、耐水性已经远远达不到市场发展的需求，这就要求不断的开发各种性能的板材，以满足市场的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维及其制备方法。

本发明首先利用氢氧化钠浸泡农作物秸秆，能够降低秸秆表层的蜡质层，制成灰分含量低的秸秆纤维，再将秸秆纤维与木纤维混合后用粉碎的棕榈丝、尿素、硅烷偶联剂、氢氧化镁等复配处理，提高混合纤维的强度、防火性、融合性、一致性，这样处理后的纤维与水性聚氨酯胶黏剂能够紧密结合，不易分层，质量稳定均一，强度高。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502-2.5、棕榈丝10-12、尿素3-4、十溴二苯乙烷2-3、氢氧化镁3-4、浓度为95%的乙醇66-70、水性聚氨酯胶黏剂7-8、乳化石蜡1.5-2、水适量；

本发明所述一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，由以下具体步骤制成：

（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；

（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；

（3）将尿素加热至熔融，加入十溴二苯乙烷、氢氧化镁，搅拌均匀后干燥，与棕榈丝混合后粉碎至过300目筛，将混合粉末中加入加入溶于浓度为95%的乙醇的硅烷偶联剂kh450，将混合纤维浸泡其中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；

（4）首先将乳化石蜡与水性聚氨酯胶黏剂混合，常温下搅拌均匀后制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；

（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm²，保压时间为3-4分钟）即得本发明产品。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明首先用碱处理农作物秸秆制成秸秆纤维，将木材边角料制成木纤维，然后用棕榈丝和阻燃剂等与硅烷偶联剂复配后对混合纤维进行表面处理，能够消除表面的内应力，从而提高混合纤维的粘结强度、韧性、阻燃性；本发明将水性聚氨酯胶黏剂与乳化石蜡共混制成处理浆料，一部分与混合纤维共混，一部分喷涂在混合纤维表面，这样的处理工艺能够使处理浆料很好的渗透到纤维与纤维之间，防水防潮效果显著，防止纤维板开裂、翘曲，延长使用寿命。

本发明将尿素加热至熔融，与十溴二苯乙烷、氢氧化镁等制成阻燃剂添加到混合纤维的改性剂中，能够提高产品的阻燃防火效果，产品使用可替代木材的农作物秸秆、棕榈丝、木材边角料，节约了大量的森林资源，采用零甲醛的水性聚氨酯作为胶黏剂，生产出来的产品节能、环保、无毒、耐折、防火，可以替代木板等在多领域使用。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，由下列重量份的原料制（公斤）备制成：农作物秸秆42、木材边角料30、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502、棕榈丝10、尿素3、十溴二苯乙烷2、氢氧化镁3、浓度为95%的乙醇66、水性聚氨酯胶黏剂7、乳化石蜡1.5、水适量；

本发明所述一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，由以下具体步骤制成：

（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；

（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；

（3）将尿素加热至熔融，加入十溴二苯乙烷、氢氧化镁，搅拌均匀后干燥，与棕榈丝混合后粉碎至过300目筛，将混合粉末中加入加入溶于浓度为95%的乙醇的硅烷偶联剂kh450，将混合纤维浸泡其中，20分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；

（4）首先将乳化石蜡与水性聚氨酯胶黏剂混合，常温下搅拌均匀后制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；

（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm²，保压时间为3分钟）即得本发明产品。

本发明厚度为12mm，热压后的产品在常温下冷却、锯截、存放2天后，经检测，本发明产品的性能测试结果满足：密度为0.855g/cm³，静曲强度为36.59MPa，内结合强度为0.859MPa，弹性模量为3300MPa，吸水厚度膨胀率为11.4%，甲醛释放量达到E0级环保标准。

Claims (2)

1.一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：农作物秸秆42-45、木材边角料30-32、浓度为2%的氢氧化钠适量、硅烷偶联剂kh4502-2.5、棕榈丝10-12、尿素3-4、十溴二苯乙烷2-3、氢氧化镁3-4、浓度为95%的乙醇66-70、水性聚氨酯胶黏剂7-8、乳化石蜡1.5-2、水适量。

2.根据权利要求1所述一种棕榈丝增韧的高密度复合纤维，其特征在于，由以下具体步骤制成：

（1）将农作物秸秆清洗后放入烘箱中烘至含水量为20%-30%，冷去后将其切成3-4厘米的小段，然后加入3倍量的浓度为2%的氢氧化钠，以60转/分的速度搅拌2-3小时后过滤，取滤渣水洗至中性，得农作物秸秆纤维；

（2）将木材边角料送入木材削片机中切成不规则的小木片，在155-165℃条件下用饱和蒸汽（压力为0.75MPa）对木片进行蒸煮，待木片软化后送入热磨机中，在同样的温度下，1200-1400转/分的搅拌速度作用下，磨成木纤维，与步骤（1）得到的农作物秸秆纤维混合得到混合纤维；

（3）将尿素加热至熔融，加入十溴二苯乙烷、氢氧化镁，搅拌均匀后干燥，与棕榈丝混合后粉碎至过300目筛，将混合粉末中加入加入溶于浓度为95%的乙醇的硅烷偶联剂kh450，将混合纤维浸泡其中，20-30分钟后捞出，晾干后放在烘箱中，在85-95℃的条件下烘干30分钟，取出待其自然冷却后得到表面改性的混合纤维；

（4）首先将乳化石蜡与水性聚氨酯胶黏剂混合，常温下搅拌均匀后制成混合浆料待用；将步骤（3）得到的表面改性的混合纤维经过混合搅拌器将纤维打散后加入一半量的混合浆料，充分搅拌均匀，然后将拌匀后的物料送入喷雾搅拌机中，继续喷入另一半混合浆料，即得热压前的混合纤维；

（5）将热压前的混合纤维均匀地铺装在满足工艺要求的板坯中，控制纤维板的厚度，在平板硫化机上先预压，然后经连续辊预压，得到预成型板坯，再将预成型板坯送入热压机进行热压成型（控制热压温度为180-210℃，成型压力为40kg/cm²，保压时间为3-4分钟）即得本发明产品。