CN106182310A - 一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板及其制备方法，其原料组成按重量份数计为：刨花100份、不饱和聚酯树脂8‑25份、引发剂0.1‑1.5份、促进剂0.01‑0.5份、表面处理剂0.01‑3份、耐水剂0.5‑2份。本发明对刨花表面进行处理，并利用不饱和聚酯树脂作为胶黏剂，使生产出的刨花板不含甲醛，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，且板材的耐水性能好，力学性能高，具有良好的镂铣加工性能，无需改造现有的刨花板生产线即可实现产业化，可提升刨花板的附加值。

Description

一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板及其制备方法
技术领域
本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，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的来源主要分为三大板，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，人们试图解决脲醛制品的甲醛释放问题，但收效甚微。同时，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，是木材行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，实现零甲醛人造板的生产，但该方法需加入大量脱模剂，否则容易粘板，生产效率有待提高。
镂铣板广泛应用于家具板、浴柜板、衣柜和橱柜板，其可拓宽高密度纤维板的应用范围，替代珍贵树种的木材，从而实现增值。近年来，我国镂铣板市场的消费量逐年上升，2009年市场消费量为70万m3，2010年市场消费量为80～90 万m3，到2011年市场消费量达到100～120 万m3。高密镂铣板从市场区域消费分布来看，华东市场消费量最大，销量占50%，其次西南占20%，华南占20%，华北消费量较低占10%。然而，普通人造板材难以适用于镂铣加工，主要原因是由于其密度不够高，内结合力较弱，导致板材纤维柔韧性增强，难以脆性断裂，因而镂铣加工出来的板材粗糙不美观。
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，可经过交联单体或活性溶剂稀释形成具有一定黏度的树脂溶液，简称UP，其可以在室温下固化，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，但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。不饱和聚酯与刨花直接混合热压制板，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进行改性，以改善木纤维和不饱和聚酯的相容性，提高内结合力，进而提升刨花板性能，实现镂铣加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板及其制备方法，其以不饱和聚酯树脂为胶黏剂，开发出新型的不释放甲醛、性能优越的刨花板，其可在现有刨花板生产线上实现产业化，经济、社会效益显著，市场前景广阔。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板，其原料组成按重量份计为：刨花100份、不饱和聚酯树脂8-25份、引发剂0.1-1.5份、促进剂0.01-0.5份、表面处理剂0.01-3份、耐水剂0.5-2份。
其中，所述不饱和聚酯树脂是将主链含有-C=C-双键的脂肪族聚酯或脂环族聚酯溶于含-C=C-双键的有机试剂中形成的溶液，其中所含脂肪族聚酯或脂环族聚酯的质量分数为60-80%。
优选地，所述不饱和聚酯树脂是由不饱和酸、饱和酸与三元醇或环氧氯丙烷聚合而成，其主链包含较多-OH、端基由乙烯基酯封闭，其结构通式为：
，
式中R为饱和碳链或苯环结构，n=1~1000。
所述引发剂为氢过氧化物、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几种。
所述促进剂为环烷酸钴或叔胺类化合物。
所述表面处理剂为马来酸酐、异氰酸酯、乙酰丙酮、酚醛溶液、丙烯酸中的一种或几种。
所述耐水剂为石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。
所得零甲醛刨花板的厚度为12-30mm，密度为0.7-1.0g/cm3。
所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板的制备方法的具体步骤如下：
1）采用表面处理剂对刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为3-12%，施胶不饱和聚酯树脂、引发剂、促进剂，再加入耐水剂；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机进行热压，得到所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板，其热压温度为160-220 ℃，压力为2.5-20 MPa，热压时间为4-30min。
本发明的优点在于：
本发明对刨花表面进行处理，并利用不饱和聚酯树脂作为胶黏剂，使热压条件下不饱和聚酯树脂聚合固化制得适于镂铣加工的零甲醛刨花板。本发明所制得的刨花板具有甲醛“零”释放、力学性能优越、可镂铣加工等特点，且无需改造现有刨花板生产线即可实现产业化生产，有效解决了装饰家具材料中甲醛污染的问题，为人造板产品摆脱甲醛释放问题提供了新的解决途径，并可大大提升刨花板的附加值。
附图说明
图1为本发明所得零甲醛刨花板的实物加工图。
具体实施方式
一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板，其原料组成按重量份计为：刨花100份、不饱和聚酯树脂8-25份、引发剂0.1-1.5份、促进剂0.01-0.5份、表面处理剂0.01-3份、耐水剂0.5-2份。
其中，所述不饱和聚酯树脂是将主链含有-C=C-双键的脂肪族聚酯或脂环族聚酯溶于含-C=C-双键的有机试剂中形成的溶液，其中所含脂肪族聚酯或脂环族聚酯的质量分数为60-80%。
优选地，所述不饱和聚酯树脂是由不饱和酸、饱和酸与三元醇或环氧氯丙烷聚合而成，其主链包含较多-OH、端基由乙烯基酯封闭，其结构通式为：
，
式中R为饱和碳链或苯环结构，n=1~1000。
所述引发剂为氢过氧化物、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几种。
所述促进剂为环烷酸钴或叔胺类化合物。
所述表面处理剂为马来酸酐、异氰酸酯、乙酰丙酮、酚醛溶液、丙烯酸中的一种或几种。
所述耐水剂为石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。
所得零甲醛刨花板的厚度为12-30mm，密度为0.7-1.0g/cm3。
所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板的制备方法具体步骤如下：
1）采用表面处理剂对刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为3-12%，施胶不饱和聚酯树脂、引发剂、促进剂，再加入耐水剂；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机进行热压，得到所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板，其热压温度为160-220 ℃，压力为2.5-20 MPa，热压时间为4-30min。
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
1）采用1重量份表面处理剂（将马来酸酐与异氰酸酯按体积比1:1混合制得）对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为5%，喷入20重量份不饱和聚酯树脂、0.4重量份叔丁基过氧化氢、0.2重量份环辛酸钴，再加入0.5重量份石蜡；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于220 ℃、15 MPa条件下热压7min，得到厚度为15 mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
实施例2
1）采用0.5重量份表面处理剂（将乙酰丙酮与丙烯酰胺按体积比3:1混合制得）对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为12%，喷入14重量份不饱和聚酯树脂、0.1重量份过氧化二异丙苯、0.01重量份环辛酸钴，再加入0.5重量份石蜡；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于200 ℃、10 MPa条件下热压4min，得到厚度为12mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
实施例3
1）采用1.5重量份表面处理剂（将异氰酸酯与丙烯酸按体积比1:2混合制得）对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为8%，喷入10重量份不饱和聚酯树脂、0.5重量份过氧化甲乙酮、0.5重量份环辛酸钴，再加入1重量份石蜡；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于160 ℃、5 MPa条件下热压5min，得到厚度为12 mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
实施例4
1）采用2.5重量份酚醛溶液对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为12%，喷入25重量份不饱和聚酯树脂、1.5重量份过氧化二碳酸酯二异丙酯、0.5重量份环辛酸钴，再加入2重量份石蜡；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于220 ℃、3 MPa条件下热压10 min，得到厚度为18mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
实施例5
1）采用3重量份异氰酸酯对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为3%，喷入25重量份不饱和聚酯树脂、1重量份过氧化苯甲酰、0.1重量份环辛酸钴，再加入1重量份硬脂酸镁；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于220 ℃、20 MPa条件下热压30min，得到厚度为24 mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
实施例6
1）采用0.01重量份表面处理剂（将异氰酸酯与马来酸酐按体积比1:2混合制得）对100重量份刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为5%，喷入8重量份不饱和聚酯树脂、1.5重量份过氧化二碳酸酯二异丙酯、0.5重量份环辛酸钴，再加入1重量份石蜡；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，采用连续式热压机于220 ℃、2.5 MPa条件下热压24min，得到厚度为30 mm的适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
上述实施例制得的零甲醛刨花板产品，其主要性能指标为：密度0.7-1.0g/cm3，甲醛释放量为0 mg/100g，弹性模量2500-5000 MPa，静曲强度 15-40 MPa，内结合强度>0.8MPa，2h吸水厚度膨胀率<3%，含水率<8%。由此可见，与普通刨花板相比，本发明所得刨花板具有无甲醛释放，力学性能优越等特性，符合国家标准要求，可广泛用于室内装修、家具加工等。
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 (10)

1.一种适于镂铣加工的零甲醛刨花板，其特征在于：其原料组成按重量份计为：刨花100份、不饱和聚酯树脂8-25份、引发剂0.1-1.5份、促进剂0.01-0.5份、表面处理剂0.01-3份、耐水剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂是将主链含有-C=C-双键的脂肪族聚酯或脂环族聚酯溶于含-C=C-双键的有机试剂中形成的溶液，其中所含脂肪族聚酯或脂环族聚酯的质量分数为60-80%。
3.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂是由不饱和酸、饱和酸与三元醇或环氧氯丙烷聚合而成，其结构通式为：
，
式中R为饱和碳链或苯环结构，n=1~1000。
4.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述引发剂为氢过氧化物、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几种。
5.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述促进剂为环烷酸钴或叔胺类化合物。
6.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述表面处理剂为马来酸酐、异氰酸酯、乙酰丙酮、酚醛溶液、丙烯酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所述耐水剂为石蜡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的零甲醛刨花板，其特征在于：所得零甲醛刨花板的厚度为12-30mm，密度为0.7-1.0g/cm3。
9.一种如权利要求1所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）采用表面处理剂对刨花进行处理；
2）将步骤1）处理后的刨花干燥至含水率为3-12%，施胶不饱和聚酯树脂、引发剂、促进剂，再加入耐水剂；
3）将步骤2）所得刨花经组坯，热压机热压，得到所述适于镂铣加工的零甲醛刨花板。
10.根据权利要求9所述的零甲醛刨花板的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述热压的温度为160-220 ℃，压力为2.5-20 MPa，热压时间为4-30 min。
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