CN107718180A - 一种杨木胶合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杨木胶合板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将椰碳纤维置于流化床反应器中，并向流化床反应器中通入载有三甲基铝的氮气，持续通入30～60min后，向流化床反应器中通入含水氮气，持续通入5～15min后，出料，干燥，得包覆椰碳纤维；将包覆椰碳纤维与酪素混合浸泡，过滤，得改性包覆椰碳纤维，聚烯丙胺乳液和聚天冬氨酸加热高速搅拌，再高速离心，即得聚天冬氨酸微球；将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂搅拌混合，得改性胶黏剂；再将杨木板表面处理，芯板涂胶，组坯，预热，热压，后期处理，即得杨木胶合板。本发明提供的杨木胶合板具有优异的防水性能和力学性能。

Description

一种杨木胶合板及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种杨木胶合板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
天然林保护工程实施后，为了解决木材短缺的根本问题，通过大力发展人工林，在一定程度上得到缓解，杨树作为一种速生丰产的树种，为林产工业的新发展提供了大量的原料。杨树作为优良的人工速生用材树种之一，具有很高的生态价值和工业利用价值。目前研究人员针对杨树速生林进行科学合理的开发利用，促进了杨木加工产业的迅速发展。但杨木普遍存在尺寸不稳定、易变形、材色单调、密度低、强度小等特点，影响了杨木的高效利用和新型木材产品的开发。
杨木的主要应用途径是生产胶合板、单板层积材等人造板。杨木胶合板是由杨木木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层杨木单板的纤维方向互相垂直胶合而成。然而，由于杨木单板材质软、尺寸稳定性差，制成的胶合板易吸湿变形，影响其使用性能。针对胶合板尺寸稳定性差的问题，需对杨木单板进行改性处理。除此之外，胶合板在使用过程中，胶层随环境温湿度变化影响，产生气泡并产生应力，可使板材的胶合强度下降，胶层老化使得板材和胶层脱落，质量下降。
已有的杨木改性处理包括物理改性和化学改性:物理改性方法中较为常用是炭化改性;化学改性则有乙酰化、单体浸渍等方法。然而，化学改性方法引入的其他化学成分会对杨木单板的胶合产生消极影响，且污染较大，处理工艺复杂。炭化改性通过高温热处理手段减少木材组分中吸水羟基的含量，可以降低木材的吸湿性和内应力，提高木材的尺寸稳定性。在木材高温处理过程中，木材中的化学成分（主要为纤维素、半纤维素和木质素）发生热分解、缩聚等一系列化学变化。这不仅在一定程度上改变了木材的化学成分，也影响了木材的物理力学性能。
因此，制备兼具优异耐水性及力学性能的杨木胶合板，成为其在建筑材料领域应用与发展亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统杨木胶合板耐水性及力学性能不佳的问题，提供了一种杨木胶合板及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种杨木胶合板，包括改性胶粘剂，表板、背板和芯板，
所述改性胶粘剂是由以下重量份数的原料组成：50～60份胶黏剂，30～40份水，10～20份改性包覆椰炭纤维，20～30份纳米硅丙乳液，10～20份多元醇，10～20份蓖麻油酸，8～10份聚天冬氨酸微球，8～10份己二胺，8～10份硅烷偶联剂；
所述杨木胶合板的制备步骤为：
（1）将椰碳纤维置于流化床反应器中，并向流化床反应器中通入载有三甲基铝的氮气，持续通入40～60min后，向流化床反应器中通入含水氮气，持续通入5～15min后，出料，干燥，得包覆椰碳纤维；
（2）按质量比为1：80～1：100，将包覆椰碳纤维与酪素混合浸泡，过滤，得改性包覆椰碳纤维；
（3）按质量比5：1将聚烯丙胺溶液和聚天冬氨酸加热高速搅拌，再高速离心，即得聚天冬氨酸微球；
（4）按原料组成称量各原料，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂搅拌混合，得改性胶黏剂；
（5）将杨木板表面处理，再将表板，背板和芯板涂胶，组坯，预热，热压，锯边，堆放，砂光，检验入库，即得杨木胶合板。
所述胶黏剂为脲醛胶，三聚氰胺胶或酚醛胶中的任意一种。
所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种。
所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过杨木浸泡松节油去蜡，在胶粘过程中，纳米硅丙乳液能够更好的渗透杨木板，增强板间结合力，提高防水性能；在热压过程中，聚天冬氨酸微球受力破裂，表层包覆的聚烯丙胺遇热释放出二氧化碳，生成的体系导致体系迅速膨胀，但同时又受到热压的阻碍，这样一涨一压，进一步增强体系的胶粘强度；聚天冬氨酸侧链连接羧基，而己二胺含有氨基等活性基团，微球破裂释放出聚天冬氨酸与己二胺发生交联，形成稳定的三维交联网络，进一步增强板间结合力，提高防水性能；
（2）本发明通过添加改性包覆椰炭纤维，在热压过程中，由于蓖麻油酸含有羧基，多元醇中含有羟基，多元醇和蓖麻油酸在改性包覆椰炭纤维表面包覆的氧化铝的催化作用下，发生反应，生成聚合物，一方面，椰炭纤维增强体系的韧性，另一方面，由于包覆椰炭纤维经过酪素的改性，增强了表面吸附力，部分生成的聚合物紧密填充在椰炭纤维体系中，其他生成聚合物均匀分散在胶粘体系中，进一步增强体系的胶粘强度，提升体系防水性能。
附图说明
图1杨木胶合板循环次数与对比例耐水性能检测结果。
具体实施方式
首先将椰炭纤维置于流化床反应器中，并以80～100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为8～10%的氮气，持续通入40～50min后，再以20～60mL/min向流化床反应器中通入含水率为3～5%的氮气，持续通入5～15min后，出料，并干燥至恒重，得包覆椰炭纤维；按质量比为1：80～1：100将包覆椰碳纤维与酪素加入烧杯中，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度30～40℃，转速为300～500r/min条件下进行搅拌浸渍20～30min，即得混合液，再将所得混合液过滤，得改性包覆椰碳纤维；按质量比1：5将聚烯丙胺乳液和聚天冬氨酸加入三口烧瓶中，随后将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度70～80℃，转速为1200～1300r/min条件下高速搅拌，得混合液，再将所得混合液加入离心机中，于转速10000～12000r/min条件下高速离心20～30min，即得聚天冬氨酸微球；按重量分数计，依次取50～60份胶黏剂，30～40份水，10～20份改性包覆椰炭纤维，20～30份纳米硅丙乳液，10～20份多元醇，10～20份蓖麻油酸，8～10份聚天冬氨酸微球，8～10份己二胺，8～10份硅烷偶联剂，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1200～1300r/min条件下高速搅拌20～30min，即得改性胶黏剂；杨木通过锯断，剥皮，旋切，干燥工序加工，即得含水率为6～8%的杨木板，再将所得杨木板浸泡于松节油中1～2h，得一次处理杨木板，随后对一次处理杨木板的表板，背板和板芯进行涂改性胶粘剂，将表板，背板和板芯的杨木单板按照相互木材纹理垂直进行组坯和陈化后，得杨木胶合板的板，再将所得杨木胶合板的板坯送入带有遇热装置的预压机中预压20～30min，即得预压板坯，再将所得预压板坯送入热压机中，于温度为150～170℃，热压时间80～100s/mm，压力为1.3～1.5MPa条件下热压，将热压后的杨木胶合板经过冷却，锯边，堆放2～3天，砂光，检验入库。所述胶黏剂为脲醛胶，三聚氰胺胶或酚醛胶中的任意一种。所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
实例1
首先将椰炭纤维置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入50min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，并干燥至恒重，得包覆椰炭纤维；按质量比为1：100将包覆椰碳纤维与酪素加入烧杯中，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度40℃，转速为500r/min条件下进行搅拌浸渍30min，即得混合液，再将所得混合液过滤，得改性包覆椰碳纤维；按质量比1：5将聚烯丙胺乳液和聚天冬氨酸加入三口烧瓶中，随后将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度80℃，转速为1300r/min条件下高速搅拌，得混合液，再将所得混合液加入离心机中，于转速12000r/min条件下高速离心30min，即得聚天冬氨酸微球；按重量分数计，依次取60份胶黏剂，40份水，20份改性包覆椰炭纤维，30份纳米硅丙乳液，20份多元醇，20份蓖麻油酸，10份聚天冬氨酸微球，10份己二胺，10份硅烷偶联剂，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌30min，即得改性胶黏剂；杨木通过锯断，剥皮，旋切，干燥工序加工，即得含水率为8%的杨木板，再将所得杨木板浸泡于松节油中2h，得一次处理杨木板，随后对一次处理杨木板的表板，背板和板芯进行涂改性胶粘剂，将表板，背板和板芯的杨木单板按照相互木材纹理垂直进行组坯和陈化后，得杨木胶合板的板，再将所得杨木胶合板的板坯送入带有遇热装置的预压机中预压30min，即得预压板坯，再将所得预压板坯送入热压机中，于温度为170℃，热压时间100s/mm，压力为1.5MPa条件下热压，将热压后的杨木胶合板经过冷却，锯边，堆放3天，砂光，检验入库。所述胶黏剂为脲醛胶。所述多元醇为季戊四醇。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
实例2
首先将椰炭纤维置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入50min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，并干燥至恒重，得包覆椰炭纤维；按质量比为1：100将包覆椰碳纤维与酪素加入烧杯中，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度40℃，转速为500r/min条件下进行搅拌浸渍30min，即得混合液，再将所得混合液过滤，得改性包覆椰碳纤维；按重量分数计，依次取60份胶黏剂，40份水，20份改性包覆椰炭纤维，30份纳米硅丙乳液，20份多元醇，20份蓖麻油酸，10份己二胺，10份硅烷偶联剂，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，己二胺和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌30min，即得改性胶黏剂；杨木通过锯断，剥皮，旋切，干燥工序加工，即得含水率为8%的杨木板，再将所得杨木板浸泡于松节油中2h，得一次处理杨木板，随后对一次处理杨木板的表板，背板和板芯进行涂改性胶粘剂，将表板，背板和板芯的杨木单板按照相互木材纹理垂直进行组坯和陈化后，得杨木胶合板的板，再将所得杨木胶合板的板坯送入带有遇热装置的预压机中预压30min，即得预压板坯，再将所得预压板坯送入热压机中，于温度为170℃，热压时间100s/mm，压力为1.5MPa条件下热压，将热压后的杨木胶合板经过冷却，锯边，堆放3天，砂光，检验入库。所述胶黏剂为脲醛胶。所述多元醇为季戊四醇。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
实例3
首先将椰炭纤维置于流化床反应器中，并以100mL/min速率向流化床反应器中通入三甲基铝含量为10%的氮气，持续通入50min后，再以60mL/min向流化床反应器中通入含水率为5%的氮气，持续通入15min后，出料，并干燥至恒重，得包覆椰炭纤维；按质量比为1：100将包覆椰碳纤维与酪素加入烧杯中，随后将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度40℃，转速为500r/min条件下进行搅拌浸渍30min，即得混合液，再将所得混合液过滤，得改性包覆椰碳纤维；按质量比1：5将聚烯丙胺乳液和聚天冬氨酸加入三口烧瓶中，随后将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度80℃，转速为1300r/min条件下高速搅拌，得混合液，再将所得混合液加入离心机中，于转速12000r/min条件下高速离心30min，即得聚天冬氨酸微球；按重量分数计，依次取60份胶黏剂，40份水，20份改性包覆椰炭纤维，30份纳米硅丙乳液，20份多元醇，20份蓖麻油酸，10份聚天冬氨酸微球，10份硅烷偶联剂，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌30min，即得改性胶黏剂；杨木通过锯断，剥皮，旋切，干燥工序加工，即得含水率为8%的杨木板，再将所得杨木板浸泡于松节油中2h，得一次处理杨木板，随后对一次处理杨木板的表板，背板和板芯进行涂改性胶粘剂，将表板，背板和板芯的杨木单板按照相互木材纹理垂直进行组坯和陈化后，得杨木胶合板的板，再将所得杨木胶合板的板坯送入带有遇热装置的预压机中预压30min，即得预压板坯，再将所得预压板坯送入热压机中，于温度为170℃，热压时间100s/mm，压力为1.5MPa条件下热压，将热压后的杨木胶合板经过冷却，锯边，堆放3天，砂光，检验入库。所述胶黏剂为脲醛胶。所述多元醇为季戊四醇。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
实例4
按质量比1：5将聚烯丙胺乳液和聚天冬氨酸加入三口烧瓶中，随后将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度80℃，转速为1300r/min条件下高速搅拌，得混合液，再将所得混合液加入离心机中，于转速12000r/min条件下高速离心30min，即得聚天冬氨酸微球；按重量分数计，依次取60份胶黏剂，40份水，30份纳米硅丙乳液，20份多元醇，20份蓖麻油酸，10份聚天冬氨酸微球，10份己二胺，10份硅烷偶联剂，将胶黏剂，水，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂加入混料机中，于转速为1300r/min条件下高速搅拌30min，即得改性胶黏剂；杨木通过锯断，剥皮，旋切，干燥工序加工，即得含水率为8%的杨木板，再将所得杨木板浸泡于松节油中2h，得一次处理杨木板，随后对一次处理杨木板的表板，背板和板芯进行涂改性胶粘剂，将表板，背板和板芯的杨木单板按照相互木材纹理垂直进行组坯和陈化后，得杨木胶合板的板，再将所得杨木胶合板的板坯送入带有遇热装置的预压机中预压30min，即得预压板坯，再将所得预压板坯送入热压机中，于温度为170℃，热压时间100s/mm，压力为1.5MPa条件下热压，将热压后的杨木胶合板经过冷却，锯边，堆放3天，砂光，检验入库。所述胶黏剂为脲醛胶。所述多元醇为季戊四醇。所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550。
对比例：柳江县某木业有限公司生产的杨木胶合板。
将实例1至4所得的杨木胶合板及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.耐水性：按照GB/T17657进行检测，将试件完全浸泡于（25±3）℃水中12h后取出，擦拭表面水分；置于120℃下干燥12h，此为一个循环。反复进行循环测试，直到出现脱落现象，记录经历循环次数及每个循环后，取出试件测试胶合强度。
2.力学性能：按照GB/T17657进行检测，分别检测试件的弹性模量（MOE）和静曲强度（MOR）。
耐水性检测结果见说明书附图，由说明书附图图1检测结果可知，本发明技术方案制备的杨木胶合板具有优异的耐水性能，对其在建筑材料领域内推广与应用具有积极的意义。
力学性能检测结果由表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的杨木胶合板具有优异的力学性能的特点，对其在建筑材料领域内推广与应用具有积极的意义。

Claims (4)

1.一种杨木胶合板，包括改性胶粘剂，表板、背板和芯板，其特征在于：
所述改性胶粘剂是由以下重量份数的原料组成：50～60份胶黏剂，30～40份水，10～20份改性包覆椰炭纤维，20～30份纳米硅丙乳液，10～20份多元醇，10～20份蓖麻油酸，8～10份聚天冬氨酸微球，8～10份己二胺，8～10份硅烷偶联剂；
所述杨木胶合板的制备步骤为：
（1）将椰碳纤维置于流化床反应器中，并向流化床反应器中通入载有三甲基铝的氮气，持续通入40～60min后，向流化床反应器中通入含水氮气，持续通入5～15min后，出料，干燥，得包覆椰碳纤维；
（2）按质量比为1：80～1：100，将包覆椰碳纤维与酪素混合浸泡，过滤，得改性包覆椰碳纤维；
（3）按质量比5：1将聚烯丙胺溶液和聚天冬氨酸加热高速搅拌，再高速离心，即得聚天冬氨酸微球；
（4）按原料组成称量各原料，将胶黏剂，水，改性包覆椰炭纤维，纳米乳液，多元醇，蓖麻油酸，聚天冬氨酸微球，己二胺和硅烷偶联剂搅拌混合，得改性胶黏剂；
（5）将杨木板表面处理，再将表板，背板和芯板涂胶，组坯，预热，热压，锯边，堆放，砂光，检验入库，即得杨木胶合板。
2.根据权利要求1所述一种杨木胶合板，其特征在于：所述胶黏剂为脲醛胶，三聚氰胺胶或酚醛胶中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种杨木胶合板，其特征在于：所述多元醇为季戊四醇，己二醇或1,4-丁二醇中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种杨木胶合板，其特征在于：所述硅烷偶联剂型号为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
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