CN105907119A - 一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法 - Google Patents

一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法 Download PDF

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李燃
庄清平
谢拥群
杨文斌
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Abstract

本发明涉及一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法。该中密度纤维板的原料组成按重量份数计为：纤维100份、改性不饱和聚酯树脂6‑20份、表面处理剂0.01‑3份。本发明利用改性不饱和聚酯树脂作为胶黏剂并对纤维表面进行处理制备零甲醛中密度纤维板。本发明生产出的中密度纤维板不含甲醛，板材的耐水性能好，力学性能高，油漆附着性好，在现有的干法中密度纤维板生产线上稍加改造即可实现产业化，可有效地解决生活空间内的甲醛污染问题，为人造板产品摆脱甲醛释放问题提供了新的解决途径。

Description

一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，更具体涉及一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法。
背景技术
随着生活水平提高，人们对室内空气质量的要求越来越高。家庭装修板材及家具板材来源大部分为三大板，即纤维板、刨花板和胶合板。它们由木材（纤维、刨花或单板）与脲醛胶混合压制而成，在使用过程中会缓慢释放出甲醛，导致室内空气污染，影响居民身体健康，长期处于甲醛浓度高的环境中甚至会引发癌症。一百多年来，人们试图脲醛制品的甲醛释放，收效甚微。因其成本低廉、耐水耐腐、强度较好、工艺简单，社会需求量反而不断增加，我国的年生产量和需求量都超过百万吨。2015年国家环保部已经将三大板和三大胶（脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺甲醛胶）列入了高污染、高环境风险名录，严重制约了人造板的发展。如何消除甲醛释放影响，同时保证产品质量，是木材工业需要不断探究的课题。目前大部分研究集中以异氰酸酯为胶黏剂，实现零甲醛人造板生产。
不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，经过交联单体或活性溶剂稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液，简称UP。可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。固化后树脂综合性能好，力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂，具有耐腐蚀性。迄今，国内外用作复合材料基体的不饱和聚酯（树脂）基体基本上是邻苯二甲酸型（简称邻苯型）、间苯二甲酸型（简称间苯型）、双酚A型和乙烯基酯型、卤代不饱和聚酯树脂等。不饱和聚酯以其优异的力学性能，被制作成高强度塑料制品，几乎未被开发为人造板胶黏剂。其主要原因是，木纤维的主要成分纤维素分子的每个重复结构单元含有三个羟基，使木纤维呈现出强亲水性、强极性和高结晶度，导致木纤维与疏水性的不饱和聚酯（UPR）之间的界面相容性较差。这也是制约木纤维/不饱和聚酯复合材料性能提高的关键性问题之一。不饱和聚酯与木纤维直接混合热压制板，尽管具有良好的静曲强度和弹性模量，但是内结合强度和防水性都较差。本发明通过对木纤维表面改性，改善木纤维和不饱和聚酯的相容性，进而提升刨花板性能，达到国家标准要求。
公开号为“CN 104290169 A”的发明公开了一种零甲醛密度纤维板的生产工艺，以二苯甲烷二异氰酸酯MDI为胶黏剂，但该方法需用到脱模剂，为后期板材上漆加工带来困难，影响使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种零甲醛中密度纤维板及其制备方法。以不饱和聚酯树脂为胶黏剂，开发出新型不释放甲醛，性能优越的中密度纤维板，并在现有的纤维板生产线上稍加改造即可实现产业化，经济、社会效益显著，市场前景广阔。
本发明的实施方案如下：
一种零甲醛中密度纤维板，原料组成按重量份计为：纤维100份、改性不饱和聚酯树脂6-20份、表面处理剂0.5-3份、耐水剂0.5-2份；
所述的改性不饱和聚酯树脂组成按重量份计为不饱和聚酯树脂100份，有机过氧化物0.1-5份，促进剂0.01-3份，偶联剂0-3份。
所述的不饱和聚酯树脂为普通商用树脂；所述的有机过氧化物为氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、过氧化碳酸酯及酮过氧化物中的一种或者多种；所述的促进剂为环烷酸钴或叔胺类化合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂中的一种或两种。有机过氧化物作为自由基引发剂，热压下引发不饱和聚酯树脂聚合固化制得中密度纤维板。
所述的表面处理剂为马来酸酐、异氰酸酯、环氧氯丙烷、乙酰酮、酚醛树脂溶液、氟碳表面活性剂、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
所述的耐水剂为石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。
一种零甲醛中密度纤维板的制备方法，具体步骤如下：
（1）木材经热磨机解离成纤维过程中，采用表面处理剂对纤维进行处理；
（2）将步骤（1）所得纤维干燥至含水率为3-12%，施胶改性不饱和聚酯树脂，加入耐水剂；
（3）将步骤（2）所得纤维经组坯，采用连续式热压机进行热压得到所述的零甲醛中密度纤维板。
所述步骤（3）中的热压温度为120-220 ℃，热压压力为单位压力2.5-5MPa，热压因子20-60s/mm。
本发明的优点为：
本发明所制得的零甲醛中密度纤维板，具有甲醛“零”释放量、力学性能优越等特点，稍加改造现有中纤板生产线即可实现产业化生产。本发明制得的中纤板，有效解决了生活环境装饰家具材料的甲醛污染问题，为人造板产品摆脱甲醛释放问题提供了新的解决途径。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
将100份经热磨机解离并施加1份异氰酸酯与2份马来酸酐的木质纤维干燥至含水率5%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂、叔丁基过氧化氢、环辛酸钴、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:1:1:1:1））6份，加入0.5份石蜡，组坯，温度220℃、压力2.5MPa、时间5min的条件下热压得到厚度为12 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例2
将100份经热磨机解离并施加0.5份表面改性剂(乙酰酮与环氧氯丙烷以质量比3:1混合)并干燥至含水率12%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧化二乙丙苯、环辛酸钴、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:0.5:0.01:0.2:0.5））11份，加入0.5份石蜡，组坯，温度200℃、压力4MPa、时间3.5min的条件下热压得到厚度为9mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例3
将100份经热磨机解离并施加1.5份表面改性剂（异氰酸酯与马来酸酐以质量比1:2混合）并干燥至含水率8%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧化甲乙酮、环辛酸钴、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:3:2:2:1））13份，加入1份石蜡，组坯，温度180℃、压力3MPa、时间8min的条件下热压得到厚度为12 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例4
将100份经热磨机解离并施加2份表面改性剂（十二烷基苯磺酸钠）并干燥至含水率10%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯、环辛酸钴、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:5:3:4:0.1））15份，加入1.5份硬脂酸钙，组坯，温度180℃、压力3.5MPa、时间9min的条件下热压得到厚度为9 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例5
将100份经热磨机解离并施加2.5份表面改性剂（酚醛树脂和氟碳表面活性剂以质量比1:1混合）并干燥至含水率12%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧二碳酸酯、环辛酸钴、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:2:1:1:3））18份，加入2份石蜡，组坯，温度120℃、压力3MPa、时间9min的条件下热压得到厚度为12 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例6
将100份经热磨机解离并施加3份表面改性剂（异氰酸酯与马来酸酐以质量比1:2混合）并干燥至含水率3%，喷入改性不饱和聚酯树脂（喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧化苯甲酰、二乙基苯胺、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:1:3:3:1））20份，加入1份硬脂酸镁，组坯，温度140℃、压力3MPa、时间9min的条件下热压得到厚度为9 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
实施例7
将100份经热磨机解离并施加3份表面改性剂（异氰酸酯与马来酸酐以质量比1:2混合）并干燥至含水率5%，喷入改性不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂与过氧化苯甲酰、二甲基苯胺、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂（质量比100:1:3:3:1））20份，加入1份石蜡，组坯，温度220℃、压力3MPa、时间9min的条件下热压得到厚度为9 mm的中密度纤维板。所述份数为重量份。
上述实施例制得的零甲醛中密度纤维板产品，其主要性能指标：密度0.65-0.8g/cm3，甲醛释放量为0，静曲强度2500-5000MPa，弹性模量25-30MPa，内结合强度0.55-0.8，24h吸水厚度膨胀率8-11%，含水率8%。产品具有无甲醛释放，力学性能优越等特性，复合国家标准要求，可广泛用于室内装修、家具加工等。
表1 零甲醛中密度纤维板性能测试结果
上述纤维板样品分别为实施例1,2,3方法制得的产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种零甲醛中密度纤维板，其特征在于：原料组成按重量份计为：纤维100份、改性不饱和聚酯树脂6-20份、表面处理剂0.5-3份、耐水剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的零甲醛中密度纤维板，其特征在于：所述的改性不饱和聚酯树脂组成按重量份计为不饱和聚酯树脂100份，有机过氧化物0.1-5份，促进剂0.01-3份，偶联剂0-3份。
3.根据权利要求2所述的零甲醛中密度纤维板，其特征在于：所述的不饱和聚酯树脂为普通商用树脂；所述的有机过氧化物为氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、过氧化碳酸酯及酮过氧化物中的一种或者多种；所述的促进剂为环烷酸钴或叔胺类化合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的零甲醛中密度纤维板，其特征在于：所述的表面处理剂为马来酸酐、异氰酸酯、环氧氯丙烷、乙酰酮、酚醛树脂溶液、氟碳表面活性剂、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的零甲醛中密度纤维板，其特征在于：所述的耐水剂为石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。
6.一种如权利要求1所述的零甲醛中密度纤维板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）木材经热磨机解离成纤维过程中，采用表面处理剂对纤维进行处理；
（2）将步骤（1）所得纤维干燥至含水率为3-12%，施胶改性不饱和聚酯树脂，加入耐水剂；
（3）将步骤（2）所得纤维经组坯，采用连续式热压机进行热压得到所述的零甲醛中密度纤维板。
7. 根据权利要求6所述的零甲醛中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的热压温度为120-220 ℃，热压压力为单位压力2.5-5MPa，热压因子20-60s/mm。
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