CN108162120A - 一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人造板制备技术领域，具体涉及一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法。本发明首先将锯木屑通过碱煮，从而在根本上提高了刨花板原材料的力学性能，并将疏水改性的阳离子活性纤维和硅酸钠共混，在盐酸的作用下形成原硅酸凝胶穿插连接在疏水改性的阳离子活性纤维间隙中，最后将纤维和黄原胶共混热压，制得刨花板，其中疏水改性后的纤维可以提高最终刨花板的防潮性能，使其不易发霉腐烂，将原硅酸凝胶穿插连接在疏水改性的阳离子活性纤维间隙中，最后将纤维和黄原胶共混热压，制得刨花板，在热压的热力作用下，原硅酸受热反应生成纳米二氧化硅填充在刨花板纤维之间，进一步提高了刨花板的力学强度，具有广阔的应用前景。

Description

一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法
技术领域
本发明涉及人造板制备技术领域，具体涉及一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法。
背景技术
刨花板又叫蔗渣板，由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板，又称碎料板。主要用于家具制造和建筑工业及火车、汽车车厢制造。
因为刨花板结构比较均匀，加工性能好，可以根据需要加工成大幅面的板材，是制作不同规格、样式的家具较好的原材料。制成品刨花板不需要再次干燥，可以直接使用，吸音和隔音性能也很好。但它也有其固有的缺点，容易吸湿，防潮性能不好，易产生霉菌等。
制作刨花板的原料包括木材或木质纤维材料，胶粘剂和添加剂两类，前者占板材干重的90%以上。木材原料多取自林区间伐材、小径材，直径通常在 8厘米以下、采伐剩余物和木材加工剩余物等。加工成片状、条状、针状、粒状的木片、刨花、木丝、锯屑等，称碎料。此外，非木质材料如植物茎秆、种子壳皮也可制成板材，其定名往往冠以所用材料名，如麻秆刨花板，蔗渣板等。胶粘剂多用脲醛树脂胶和酚醛树脂胶，但有释放游离甲醛污染环境的缺点，并且常见刨花板力学强度较低，易翘曲变形。
因此，发明一种防潮性好、不含甲醛且力学性能优异的新型刨花板对人造板制备技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的刨花板容易吸湿，防潮性能不好，易产生霉菌，且有释放游离甲醛，污染环境，力学强度较低的缺陷，提供了一种无甲醛高强度抗菌防潮刨花板的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理3～5h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后粉碎，得到预处理粉碎物；
（2）将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水混合后，超声振荡混合，得到混合液；
（3）将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入双氧水和氯化亚铁溶液，搅拌混合5～10min后，再向反应釜中加入过硫酸钾，密封反应釜加热升温至80～120℃，搅拌反应1～2h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；
（4）量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入沼液，密封罐口，在35～45℃下密封发酵7～9天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维混合后重新装入发酵罐，在25～30℃下继续密封发酵2～3天；
（5）待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入盐酸，搅拌反应30～40min后，过滤分离得到反应滤渣；
（6）将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为130～140N/mm的压力预压40～50s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度150～170℃，热压压力2.0～3.0MPa的条件下热压20～30min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度抗菌刨花板。
步骤（1）中所述的锯末屑和氢氧化钠溶液的质量比为1:10。
步骤（2）中所述的预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水的质量比为5:1:50，超声振荡混合的频率为30～40kHz，超声振荡混合的时间为15～20min。
步骤（3）中所述的双氧水的加入量为混合液质量的30%，双氧水的浓度为50mmol/L，氯化亚铁溶液的加入量为混合液质量的4%，氯化亚铁溶液的浓度为0.1mol/L，过硫酸钾的加入量为混合液质量的1%。
步骤（4）中所述的发酵滤液和阳离子木质纤维的质量比为5:1。
步骤（5）中所述的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液的质量比为1:5，盐酸的加入量为混合物质量的10%，盐酸的浓度为1mol/L。
步骤（6）中所述的反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液的质量比为5:1。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先将锯木屑通过碱煮，去除部分碱溶性木质素杂质，并利用碱液和热力作用提高锯末屑纤维的塑性，并一定程度上水解发生缩合或缩聚（树脂化），从而在根本上提高了刨花板原材料的力学性能，接着本发明在引发剂的作用下将不饱和阳离子单体季铵盐通过自由基聚合反应连接到纤维素表面，由链转移引发体系产生自由基，并通过基团转移反应，生成纤维素大分子自由基，最终纤维素大分子自由基会被不饱和阳离子单体捕获，生成带有正电荷的阳离子纤维，随后将木焦油和富含微生物的沼液共混发酵，利用微生物将木焦油降解，产生大量亲油疏水的烃基、酯基和其他的活性基团，再将发酵滤液和阳离子纤维共混，继续发酵，通过微生物的自交联作用将疏水性烃基、酯基以及其他活性基团引入到阳离子纤维表面，得到疏水改性的阳离子活性纤维，并将疏水改性的阳离子活性纤维和硅酸钠共混，在盐酸的作用下形成原硅酸凝胶穿插连接在疏水改性的阳离子活性纤维间隙中，最后将纤维和黄原胶共混热压，制得刨花板，其中疏水改性后的纤维可以提高最终刨花板的防潮性能，使其不易发霉腐烂，并且本发明使用的还原胶天然无污染，使用后没有游离性甲醛释放，黄原胶具有和纤维素相似的骨架结构，因此和锯末屑纤维之间的亲和性极佳，并且黄原胶本身带有负电荷，可以和阳离子纤维带有的正电荷产生电荷吸附，提高还原胶的胶黏强度，使得最终制得的刨花板力学性能优异，另外改性后的阳离子纤维表面引入的活性基团和黄原胶表面的羟基发生氢键吸附和其他化学键合力，进一步提高刨花板的胶黏强度，提高刨花板的力学性能；
（2）本发明将原硅酸凝胶穿插连接在疏水改性的阳离子活性纤维间隙中，最后将纤维和黄原胶共混热压，制得刨花板，在热压的热力作用下，原硅酸受热反应生成纳米二氧化硅填充在刨花板纤维之间，进一步提高了刨花板的力学强度，生成的纳米二氧化硅表面的硅羟基和阳离子纤维表面的羟基在热力作用下进一步发生脱水缩合反应，生产键能较大的Si-O-C键，Si-O-C键相当于一个架桥介质，使得纳米二氧化硅和阳离子纤维之间形成一个稳固的三维网状结构，再一次提高了刨花板的力学强度，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:10将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理3～5h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后放入粉碎机中粉碎20～30min，得到预处理粉碎物；将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水按质量比为5:1:50混合后，放入超声振荡仪，以30～40kHz的频率超声振荡混合15～20min，得到混合液；将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入混合液质量30%的浓度为50mmol/L双氧水和混合液质量4%的浓度为0.1mol/L的氯化亚铁溶液，搅拌混合5～10min后，再向反应釜中加入混合液质量1%的过硫酸钾，密封反应釜加热升温至80～120℃，搅拌反应1～2h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入木焦油质量10%的沼液，密封罐口，在35～45℃下密封发酵7～9天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维按质量比为5:1混合后重新装入发酵罐，在25～30℃下继续密封发酵2～3天；待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再按质量比为1:5将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入混合物质量10%的浓度为1mol/L盐酸，搅拌反应30～40min后，过滤分离得到反应滤渣；将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液按质量比为5:1混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为130～140N/mm的压力预压40～50s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度150～170℃，热压压力2.0～3.0MPa的条件下热压20～30min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度防潮刨花板。
实例1
按质量比为1:10将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理3h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后放入粉碎机中粉碎20min，得到预处理粉碎物；将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水按质量比为5:1:50混合后，放入超声振荡仪，以30kHz的频率超声振荡混合15min，得到混合液；将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入混合液质量30%的浓度为50mmol/L双氧水和混合液质量4%的浓度为0.1mol/L的氯化亚铁溶液，搅拌混合5min后，再向反应釜中加入混合液质量1%的过硫酸钾，密封反应釜加热升温至80℃，搅拌反应1h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入木焦油质量10%的沼液，密封罐口，在35℃下密封发酵7天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维按质量比为5:1混合后重新装入发酵罐，在25℃下继续密封发酵2天；待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再按质量比为1:5将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入混合物质量10%的浓度为1mol/L盐酸，搅拌反应30min后，过滤分离得到反应滤渣；将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液按质量比为5:1混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为130N/mm的压力预压40s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度150℃，热压压力2.0MPa的条件下热压20min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度防潮刨花板。
实例2
按质量比为1:10将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理4h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后放入粉碎机中粉碎25min，得到预处理粉碎物；将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水按质量比为5:1:50混合后，放入超声振荡仪，以35kHz的频率超声振荡混合17min，得到混合液；将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入混合液质量30%的浓度为50mmol/L双氧水和混合液质量4%的浓度为0.1mol/L的氯化亚铁溶液，搅拌混合7min后，再向反应釜中加入混合液质量1%的过硫酸钾，密封反应釜加热升温至100℃，搅拌反应1.52h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入木焦油质量10%的沼液，密封罐口，在40℃下密封发酵8天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维按质量比为5:1混合后重新装入发酵罐，在27℃下继续密封发酵2天；待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再按质量比为1:5将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入混合物质量10%的浓度为1mol/L盐酸，搅拌反应35min后，过滤分离得到反应滤渣；将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液按质量比为5:1混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为135N/mm的压力预压45s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度160℃，热压压力2.5MPa的条件下热压25min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度防潮刨花板。
实例3
按质量比为1:10将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理5h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后放入粉碎机中粉碎30min，得到预处理粉碎物；将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水按质量比为5:1:50混合后，放入超声振荡仪，以40kHz的频率超声振荡混合20min，得到混合液；将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入混合液质量30%的浓度为50mmol/L双氧水和混合液质量4%的浓度为0.1mol/L的氯化亚铁溶液，搅拌混合10min后，再向反应釜中加入混合液质量1%的过硫酸钾，密封反应釜加热升温至120℃，搅拌反应2h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入木焦油质量10%的沼液，密封罐口，在45℃下密封发酵9天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维按质量比为5:1混合后重新装入发酵罐，在30℃下继续密封发酵3天；待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再按质量比为1:5将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入混合物质量10%的浓度为1mol/L盐酸，搅拌反应40min后，过滤分离得到反应滤渣；将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液按质量比为5:1混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为140N/mm的压力预压50s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度170℃，热压压力3.0MPa的条件下热压30min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度防潮刨花板。
对比例
以上海某公司生产的无甲醛高强度防潮刨花板作为对比例 对本发明制得的无甲醛高强度防潮刨花板和对比例中的无甲醛高强度防潮刨花板进行性能检测，检测结果如表1所示：
1、测试方法：
抗压强度测试采用抗压强度测试仪进行检测；
抗细菌率测试按ISO9425标准进行检测；
防潮性能测试：将实例1～3和对比例中的刨花板放置于开放的存储环境下，一天后和一周后测得各刨花板的含水率；
表1
根据上述中数据可知，本发明制得的无甲醛高强度防潮刨花板力学性能好，抗细菌率高，达到99.9%，防霉性能好肉眼看不出来，无甲醛释放，防潮性能好，具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将锯末屑和质量分数为30%的氢氧化钠溶液混合，加热煮沸处理3～5h，过滤分离得到滤渣，将滤渣自然晾干后粉碎，得到预处理粉碎物；
（2）将上述预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水混合后，超声振荡混合，得到混合液；
（3）将上述混合液装入反应釜中，再向反应釜中加入双氧水和氯化亚铁溶液，搅拌混合5～10min后，再向反应釜中加入过硫酸钾，密封反应釜加热升温至80～120℃，搅拌反应1～2h后过滤分离得到滤饼，即为阳离子木质纤维；
（4）量取木焦油放入发酵罐中，再向发酵罐中加入沼液，密封罐口，在35～45℃下密封发酵7～9天，发酵结束后过滤分离得到发酵滤液，再将发酵滤液和上述阳离子木质纤维混合后重新装入发酵罐，在25～30℃下继续密封发酵2～3天；
（5）待上述发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣高温灭菌后，再将灭菌后的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液混合得到混合物，再向混合物中加入盐酸，搅拌反应30～40min后，过滤分离得到反应滤渣；
（6）将上述反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液混合搅拌得到坯料，将坯料注入尺寸为1m×1m×3cm的模具中，用预压机以线压力为130～140N/mm的压力预压40～50s，再将预压后的板坯置于多层热压机中在热压温度150～170℃，热压压力2.0～3.0MPa的条件下热压20～30min，热压结束后裁边、砂光，即得无甲醛高强度抗菌刨花板。
2.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的锯末屑和氢氧化钠溶液的质量比为1:10。
3.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的预处理粉碎物和三甲基烯丙基氯化铵以及水的质量比为5:1:50，超声振荡混合的频率为30～40kHz，超声振荡混合的时间为15～20min。
4.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的双氧水的加入量为混合液质量的30%，双氧水的浓度为50mmol/L，氯化亚铁溶液的加入量为混合液质量的4%，氯化亚铁溶液的浓度为0.1mol/L，过硫酸钾的加入量为混合液质量的1%。
5.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的发酵滤液和阳离子木质纤维的质量比为5:1。
6.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的发酵滤渣和质量分数为30%的硅酸钠溶液的质量比为1:5，盐酸的加入量为混合物质量的10%，盐酸的浓度为1mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种无甲醛高强度防潮刨花板的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的反应滤渣和质量分数为10%的黄原胶溶液的质量比为5:1。
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