CN105729611B - 镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及中密度纤维板，尤其涉及一种镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板及其制备方法。它包括以下物质及其质量份数：木纤维100份、镁铝纳米层状双金属氢氧化物8‑15份、偶联剂0.01‑0.02份、胶黏剂12‑15份、固化剂0.15‑0.2份、防水剂1‑2份。本发明制备方法包括步骤：（1）先将镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至20‑50μm，然后将质量百分比浓度20‑30%的偶联剂在室温下水解25‑35min，之后在加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的80‑90℃水溶液中，反应0.5‑1.5h后抽滤、洗涤、干燥、研磨；（2）将添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al‑LDHs添加到木纤维中，经铺装，预压成型，热压，冷却即得中密度纤维板。本发明所提供的中密度纤维板，环保无毒，无明显吸潮性，氧指数高达34%。

Description

镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板
技术领域
本发明涉及中密度纤维板，尤其涉及一种镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板及其制备方法。
背景技术
纤维板存在的易燃特点将阻碍日益壮大的市场需求，对中纤板的阻燃处理变成日渐紧迫的任务。
CN1872514（2006-12-06）公开了一种皇竹草中密度纤维板，然而该纤维板容易吸湿，并且其阻燃性能和环保性能有待改进。
发明内容
本发明的第一技术目的是提供一种具备阻燃性能的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板。
本发明的第二技术目的是提供一种具备阻燃性能的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板的制备方法
本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，包括以下物质及其质量份数：木纤维100份、镁铝纳米层状双金属氢氧化物8-15份、偶联剂0.01-0.02份、胶黏剂12-15份、固化剂0.15-0.2份、防水剂1-2份。
LDHs（层状双金属氢氧化物）作为阻燃剂在塑料行业已经被证实是可行的，本发明第一次将其应用于人造板行业，是本发明的创新点之一；在已有的研究中发现，LDHs在高分子材料中的应用中存在各种问题，主要是LDHs作为无机非金属物质，由于其表面亲水疏油，与高聚物的亲和性差，在添加量较大时，会恶化高分子制品的力学性能。本发明采用偶联剂对Mg-Al型层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDHs)阻燃剂进行改性，降低对中密度纤维板理化性能的影响，保证板材的理化性能达到国标要求，这是本发明的创新点之二。本发明所提供的中密度纤维板，环保无毒，无析出物，无明显吸潮性，阻燃效果优异，成本低，氧指数高达34%。
作为优选，所述木纤维为绝干木纤维。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂或其混合物。
本发明偶联剂能够有效对镁铝纳米层状双金属氢氧化物阻燃剂改性，降低阻燃剂对中密度纤维板防潮性和环保性的影响。
作为优选，所述镁铝纳米层状双金属氢氧化物包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁1-5份、氯化铝0.5-1.2份、氢氧化钠0.5-1份、碳酸钠0.6-1.3份。
更优选地，所述镁铝纳米层状双金属氢氧化物阻燃剂包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁3份、氯化铝1份、氢氧化钠0.75份、碳酸钠1份。
作为优选，所述胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，固含量为45-55wt%，游离醛含量为0.10-0.20wt%。
本发明胶黏剂能够与固化剂、防水剂协同有效对镁铝纳米层状双金属氢氧化物阻燃剂改性，降低阻燃剂对中密度纤维板防潮性和环保性的影响。
作为优选，所述固化剂包括有机酸类或酸性盐。
本发明固化剂能够与胶黏剂、防水剂协同有效对镁铝纳米层状双金属氢氧化物阻燃剂改性，降低阻燃剂对中密度纤维板防潮性和环保性的影响。
更优选地，所述固化剂为草酸、氯化铵或硫酸铵或其混合物。
本发明所提供的防水剂为质量浓度30-40%的石蜡乳液。
本发明的第二技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
（1）先将镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至20-50μm，然后将质量百分比浓度20-30%的偶联剂在室温下水解25-35min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的80-90℃水溶液中，反应0.5-1.5h后抽滤、洗涤、干燥、研磨得到改性后的Mg/Al-LDHs；
（2）将添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al-LDHs分别在搅拌情况下添加到木纤维中，后经铺装，预压成型，热压，冷却即得中密度纤维板；
其中，固化剂的固含量为45-55%，游离醛量为0.10%-0.20%。
本发明采用特定的方法将偶联剂对Mg-Al型层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDHs)阻燃剂进行改性，降低对中密度纤维板理化性能的影响，保证板材的理化性能达到国标要求。作为优选，添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂与Mg/Al-LDHs的质量比为1:0.8-1.2。
作为优选，偶联剂与镁铝层状双金属氢氧化物的质量比为（1-2）：（1200-1500）。
作为优选，所述镁铝层状双金属氢氧化物采用共沉淀法合成。
作为优选，分别采用喷枪及筛子将所述脲醛树脂胶黏剂和改性后的Mg/Al-LDHs添加到木纤维中。
作为优选，预压压力为3-3.5MPa，热压条件为热压压力3.0-5.0MPa，温度170-190℃，热压时间50-70s/mm。
作为优选，所述固化剂包括有机酸类或酸性盐。
本发明固化剂能够与胶黏剂、防水剂协同有效对镁铝纳米层状双金属氢氧化物阻燃剂改性，降低阻燃剂对中密度纤维板防潮性和环保性的影响。
更优选地，所述固化剂为草酸、氯化铵或硫酸铵或其混合物。
作为优选，所述步骤（2）在木纤维铺装前添加有防水剂，防水剂与Mg/Al-LDHs质量比为1：10-13。
本发明所提供的防水剂为质量浓度30-40%的石蜡乳液。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明第一次将Mg-Al-LDHs应用到人造板行业；
2、本发明采用偶联剂对Mg-Al型层状双金属氢氧化物(Mg-Al-LDHs)阻燃剂进行改性，降低对中密度纤维板理化性能的影响，保证板材的理化性能达到国标要求；
3、本发明所提供的阻燃中密度纤维板，环保无毒，无析出物，无明显吸潮性，阻燃效果优异，成本低，氧指数高达34%。
具体实施方式
阻燃剂的合成及表面改性方法：将采用共沉淀发合成的Mg/Al-LDHs，干燥研细至20-50μm后，将质量百分比浓度25%的偶联剂室温下水解30min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的Mg/Al-LDHs的85℃水溶液中，反应1h后抽滤、洗涤、干燥、研磨以备应用。
阻燃剂配方一：镁铝纳米层状双金属氢氧化物包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁1份、氯化铝0.5份、氢氧化钠0.5份、碳酸钠1.3份。
阻燃剂配方二：镁铝纳米层状双金属氢氧化物包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁5份、氯化铝1.2份、氢氧化钠1份、碳酸钠0.6份。
阻燃剂配方三：镁铝纳米层状双金属氢氧化物包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁3份、氯化铝0.9份、氢氧化钠0.8份、碳酸钠0.8份。
实施例一
将脲醛树脂12份（固含量52%，游离醛量0.15%）、氯化铵0.12份、石蜡乳液1.2份（浓度40%），阻燃剂配方一制成的Mg/Al-LDHs（硅烷偶联剂0.01份改性）12份，依次用喷枪及筛子等工具均匀喷洒在杨木纤维表面，喷洒完毕后将纤维进行铺装，预压成型（预压压力3MPa），热压（热压压力三段式曲线，分别为4.0MPa，2.5MPa，1.0MPa，热压时间60s/mm，温度180℃），冷却即得阻燃中密度纤维板，测得氧指数34.2%。
实施例二
将脲醛树脂14份（固含量52%，游离醛量0.15%）、氯化铵0.14份、石蜡乳液1.2份（浓度40%），阻燃剂配方二制成的Mg/Al-LDHs15份（硅烷偶联剂0.01份改性）依次用喷枪及筛子等工具均匀喷洒在杨木纤维表面，喷洒完毕后将纤维进行铺装，预压成型（预压压力4MPa），热压（热压压力三段式曲线，分别为4.0MPa，2.5MPa，1.0MPa，热压时间60s/mm，温度190℃），冷却即得阻燃中密度纤维板，测得氧指数34.8%。
实施例三
将脲醛树脂14份（固含量50%，游离醛量0.18%）、氯化铵0.14份、石蜡乳液1.2份（浓度40%），阻燃剂配方三制成的Mg/Al-LDHs15份（硅烷偶联剂0.02份改性）依次用喷枪及筛子等工具均匀喷洒在杨木纤维表面，喷洒完毕后将纤维进行铺装，预压成型（预压压力4MPa），热压（热压压力三段式曲线，分别为4.0MPa，2.5MPa，1.0MPa，热压时间60s/mm，温度180℃），冷却即得阻燃中密度纤维板，测得氧指数34.2%。
实施例四
阻燃中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将按阻燃剂配方一、共沉淀法合成的镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至20μm，然后将质量百分比浓度20%的偶联剂在室温下水解25min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的80℃水溶液中，反应0.5h后抽滤、洗涤、干燥、研磨得到改性后的Mg/Al-LDHs；偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂；偶联剂与镁铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：1500；
（2）将添加了有机酸类或酸性盐固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al-LDHs分别采用喷枪及筛子在搅拌情况下添加到木纤维中，然后加入质量浓度30%的石蜡乳液，后经铺装，预压成型，热压，冷却即得阻燃中密度纤维板；预压压力为3MPa，热压条件为热压压力3.0MPa，温度170℃，热压时间50s/mm。
其中，固化剂的固含量为45%，游离醛量为0.10%；
添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂与Mg/Al-LDHs的质量比为1:0.8；防水剂与Mg/Al-LDHs质量比为1：10。
实施例五
阻燃中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将按阻燃剂配方二、共沉淀法合成的镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至50μm，然后将质量百分比浓度30%的偶联剂在室温下水解35min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的90℃水溶液中，反应1.5h后抽滤、洗涤、干燥、研磨得到改性后的Mg/Al-LDHs；偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂；偶联剂与镁铝层状双金属氢氧化物的质量比为2：1200；
（2）将添加了有机酸类或酸性盐固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al-LDHs分别采用喷枪及筛子在搅拌情况下添加到木纤维中，然后加入质量浓度40%的石蜡乳液，后经铺装，预压成型，热压，冷却即得阻燃中密度纤维板；预压压力为3.5MPa，热压条件为热压压力5.0MPa，温度190℃，热压时间70s/mm。
其中，固化剂的固含量为55%，游离醛量为0.20%；
添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂与Mg/Al-LDHs的质量比为1: 1.2；防水剂与Mg/Al-LDHs质量比为1：13。阻燃中密度纤维板的氧指数35.6%。
实施例六
阻燃中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将按阻燃剂配方三、共沉淀法合成的镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至30μm，然后将质量百分比浓度25%的偶联剂在室温下水解30min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的85℃水溶液中，反应1h后抽滤、洗涤、干燥、研磨得到改性后的Mg/Al-LDHs；偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂；偶联剂与镁铝层状双金属氢氧化物的质量比为1.5：1300；
（2）将添加了有机酸类或酸性盐固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al-LDHs分别采用喷枪及筛子在搅拌情况下添加到木纤维中，然后加入质量浓度35%的石蜡乳液，后经铺装，预压成型，热压，冷却即得阻燃中密度纤维板；预压压力为3.3MPa，热压条件为热压压力4.0MPa，温度170-190℃，热压时间50-70s/mm。
其中，固化剂的固含量为45-55%，游离醛量为0.15%；
添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂与Mg/Al-LDHs的质量比为1:1.1；防水剂与Mg/Al-LDHs质量比为1：12。阻燃中密度纤维板的氧指数35.3%。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于包括以下物质及其质量份数：木纤维100份、镁铝纳米层状双金属氢氧化物8-15份、偶联剂0.01-0.02份、胶黏剂12-15份、固化剂0.15-0.2份、防水剂1-2份；
镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将镁铝层状双金属氢氧化物干燥研细至20-50μm，然后将质量百分比浓度20-30%的偶联剂在室温下水解25-35min，之后在搅拌及超声下逐滴加入研细后的镁铝层状双金属氢氧化物的80-90℃水溶液中，反应0.5-1.5h后抽滤、洗涤、干燥、研磨得到改性后的Mg/Al-LDHs；
（2）将添加了固化剂的脲醛树脂胶黏剂、改性后的Mg/Al-LDHs分别在搅拌情况下添加到木纤维中，后经铺装，预压成型，热压，冷却即得中密度纤维板；
其中，固化剂的固含量为45-55%，游离醛量为0.10%-0.20%。
2.根据权利要求1所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：所述镁铝纳米层状双金属氢氧化物包括以下物质及质量摩尔份数：氯化镁1-5份、氯化铝0.5-1.2份、氢氧化钠0.5-1份、碳酸钠0.6-1.3份。
3.根据权利要求2所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：所述固化剂包括有机酸类或酸性盐。
4.根据权利要求3所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：所述固化剂为草酸、氯化铵或硫酸铵或其混合物。
5.根据权利要求4所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：偶联剂与镁铝层状双金属氢氧化物的质量比为（1-2）：（1200-1500）。
6.根据权利要求5所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：预压压力为3-3.5MPa，热压条件为热压压力3.0-5.0MPa，温度170-190℃，热压时间50-70s/mm。
7.根据权利要求6所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：所述步骤（2）在木纤维铺装前添加有防水剂，防水剂与Mg/Al-LDHs质量比为1：10-13。
8.根据权利要求7所述的镁铝纳米层状双金属氢氧化物中密度纤维板，其特征在于：所述防水剂为质量浓度30-40%的石蜡乳液。
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