CN108276719A - 一种抗倍特板的复合助剂及其使用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗倍特板的复合助剂，包含以下组分：重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂；其中，所述的重质碳酸钙分散剂包含水、丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、三甲基苄基氯化铵、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇。本发明复合助剂能够在制造板材的过程中保证重质碳酸钙粉有效分散的同时，降低分散成本，并促进胶黏剂固化；进一步的采用本发明助剂分散不改变原有人造板工艺流程，有利于产业化实施，并且此种分散方法对于设备的要求不高，还有利于降低生产企业的设备投入。

Description

一种抗倍特板的复合助剂及其使用
技术领域
本发明涉及一种复合助剂及其使用，特别涉及一种抗倍特板的复合助剂及其使用。
背景技术
进入21世纪以来，我国的人造板产业一直保持着高速发展的势头，人造板产量已跃居世界第一位。但人造板生产与原料供应、性能提升之间的矛盾日益尖锐，因此急需开发新的原料替代木材以解决原料供应不足的问题，同时还需要寻求新的复合型、功能型人造板替代传统“三大板”(胶合板、刨花板、纤维板)。其中，抗倍特板是一类采用牛皮纸等天然纤维材料为主要原料经过浸胶层叠后制成的高性能板材，具有高强度、高硬度、耐候性等优点。但传统的抗倍特板材制备工艺繁琐，耗时较长且能耗较大，难以满足人们日益增长的对高质板材的需求。因此，如何开发一种基于现有人造板工艺的新型抗倍特板制备方法及助剂将对人造板产业提升产生重要的推进作用。
重质碳酸钙作为一类资源丰富、成本低廉的天然无机材料，在人造板中的应用还较少。重质碳酸钙，简称重钙，是用天然的白色较纯方解石、石灰石、白坚、贝壳等为原料，用机械的方法将其磨碎，达到一定的细度标准，用这种非化学方法生产的碳酸钙粉。重质碳酸钙由于化学纯度高，惰性大，白度高(可达90以上)、吸油率低，硬度和磨耗值低，无毒、无味、分散性好、价格低廉等众多优点，因而广泛应用在橡胶、塑料、造纸和涂料等行业。若能将重质碳酸钙应用于木质人造板材料，将极大降低现有人造板对木制原料的依赖，提高传统木质人造板的使用性能(如力学性能、尺寸稳定性、耐水性等)，有利于以此创制新型高性能、功能性人造板，如新型抗倍特板材。
但是，其中一个急需解决的问题是重质碳酸钙填料的分散问题，由于重质碳酸钙超细颗粒粒度小，表面积大，表面能高，且带有正负电荷，极易产生自发凝聚并表现出强烈的团聚特性，不论在空气中还是在液相介质中均容易团聚成粒径较大的二次颗粒，其结果是导致超细颗粒性能的劣化。为了充分利用超细粉体的表面与界面特性，必须采取一系列措施，使其处于良好、充分的分散状态。因此，重质碳酸钙超细粉体的分散问题显得十分重要。
此外，还应该考虑能够有效结合人造板的生产工艺，完成重质碳酸钙填料的分散、填料与木质原料的充分混合、抗倍特板材的胶粘剂有效固化及整体性能的有效提升。为有效完成这些过程，需要在考虑填料分散的同时，不影响木材胶粘剂的固化甚至有利于其固化，且不影响传统人造板的生产工艺，以减少传统人造板企业的设备成本压力。
同时，传统人造板在防霉、阻燃等方面的性能还有待提高，当新型人造板产品替代抗倍特板材，应用于室内或易霉变等环境条件时，需保证产品质量，提高其抑菌防霉性以及阻燃性能。因此在新型抗倍特板材制备过程中需要添加复合助剂，实现其性能与功能性的有效结合。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明针对上述技术问题，发明一种抗倍特板的复合助剂，将重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂同步使用组成复合助剂，在保证传统人造板工艺不变的前提下，生产出新型高性能、功能性抗倍特板材，提高了抗倍特板材的生产效率，降低了其生产成本，减小了传统人造板企业升级转型时的设备压力，有利于传统人造板增质、增值。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种抗倍特板的复合助剂，包含以下组分：重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂；其中，所述的重质碳酸钙分散剂按照质量百分比包含水30～60％、丙烯酸酯10～30％、聚丙烯酰胺1～15％、三甲基苄基氯化铵5～25％、十二烷基磺酸钠0.05～0.5％、聚乙二醇0.01～0.5％。
其中，所述的重质碳酸钙分散剂按照质量百分比包含水30～60％、丙烯酸酯10～30％、聚丙烯酰胺1～15％、三甲基苄基氯化铵20～25％、十二烷基磺酸钠0.05～0.5％、聚乙二醇0.01～0.5％。
其中，所述重质碳酸钙分散剂的用量占复合助剂总重的50～75％。
其中，所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯；所述的聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000000～10000000；所述的十二烷基磺酸钠为工业级表面活性剂；所述的聚乙二醇的分子量为600～2000。
其中，所述的防霉剂和阻燃剂为硼砂和硼酸铵复配的混合物，两者的比例为3:1～1:3，两者的混合物占复合助剂总重的25～50％。
利用上述复合助剂制备抗倍特板，将800～2000目的重质碳酸钙粉与已调配合成好的复合助剂进行混合，采用机械搅拌或超声处理方式促进其有效分散，将分散后的填料溶液与胶粘剂进行混合，后通过喷胶并搅拌混合，完成填料及胶粘剂的同步分散，后经热压可制备新型抗倍特板材，抗倍特板由重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维制成，具体操作步骤如下：
(1)配制复合助剂，将重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂混合均匀制成复合助剂备用；即将水、丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、三甲基苄基氯化铵、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、硼砂和硼酸铵混合均匀制成混合助剂备用；
(2)取重质碳酸钙粉与步骤(1)所得复合助剂混合，分散或搅拌；
(3)将步骤(2)中分散或搅拌后所得物质与胶粘剂进行配比；
(4)采用喷胶的方式向木纤维中喷涂步骤(3)中所得物质，实现木材纤维与混合液的有效混合，为实现具有均匀结构的新型抗倍特板材的制备提供基础；
(5)将步骤(4)中混合均匀的木纤维与混合液进行组坯预压后，将其在170～185℃条件下进行热压，并用厚度规定厚，最后经裁边、砂光后得到成品。
优选的是，步骤(1)中复合助剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2～12％。
优选的是，步骤(2)中所述的重质碳酸钙粉大小为800～2000目粒径；所述的分散为超声分散，超声功率400～850W；所述的搅拌为机械搅拌，转速为800～2000转/分钟。
优选的是，步骤(2)中重质碳酸钙粉用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2～8％。
优选的是，步骤(3)中胶粘剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的8～15％。
优选的是，步骤(4)中木纤维质量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的65～88％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明复合助剂能够在制造板材的过程中保证重质碳酸钙粉有效分散的同时，降低分散成本，并促进胶黏剂固化；进一步的采用本发明助剂分散不改变原有人造板工艺流程，有利于产业化实施，并且此种分散方法对于设备的要求不高，还有利于降低生产企业的设备投入；通过复合助剂的使用在分散重质碳酸钙粉增强人造板强度，改善人造板性能的同时，还能够利用防霉剂及阻燃剂赋予新型抗倍特板材一定的防霉性能和阻燃性能，实现抗倍特板材的功能化提升和进一步增值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
重质碳酸钙分散体组分如表1中所示：
表1
组分 规格 占比
水 蒸馏水 30％
丙烯酸酯 工业级 30％
聚丙烯酰胺 工业级 15％
三甲基苄基氯化铵 工业级 24％
十二烷基磺酸钠 工业级 0.5％
聚乙二醇 工业级 0.5％
称取表1中各组分混合均匀，得到重质碳酸钙分散剂，备用；
其中，丙烯酸酯为丙烯酸甲酯，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000000～4000000，三甲基苄基氯化铵工业级产品，十二烷基磺酸钠为工业级表面活性剂，聚乙二醇的分子量为600～800；
一种抗倍特板的复合助剂，组分如表2所示：
表2
组分 规格 占比
重质碳酸钙分散体 上述备用所得 50％
硼砂 工业级 12.5％
硼酸铵 工业级 37.5％
称取表2中各组分混合搅拌均匀，即得复合助剂，备用。
其中，防霉剂和阻燃剂为硼砂和硼酸铵复配的混合物。
利用上述备用的复合助剂制备抗倍特板，将800目的重质碳酸钙粉与已调配合成好的复合助剂进行混合，采用机械搅拌方式促进其有效分散，将分散后的填料溶液与胶粘剂进行混合，后通过喷胶并搅拌混合，完成填料及胶粘剂的同步分散，后经热压可制备新型抗倍特板材，抗倍特板由重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维制成，具体操作步骤如下：
(1)取重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的12％的上述备用的复合助剂；
(2)取800目粒径的重质碳酸钙粉，与步骤(1)所得复合助剂混合，采用机械搅拌混合，机械搅拌转速在800转/分钟，重质碳酸钙粉为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的8％；
(3)采用脲醛树脂、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂或异氰酸酯为胶粘剂，将步骤(2)中机械搅拌混合后所得物质与胶粘剂进行混合，胶粘剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的5％；
(4)采用喷胶的方式向木纤维中喷涂步骤(3)中所得物质木纤维质量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的65％，实现木材纤维与混合液的有效混合，为实现具有均匀结构的新型抗倍特板材的制备提供基础；
(5)将步骤(4)中混合均匀的木纤维与混合液进行组坯预压后，将其在180±5℃条件下进行热压，并用厚度规定厚，最后经裁边、砂光后得到成品。
将实施例1制造所得抗倍特板进行各项性能检测，检测结果为：
阻燃性能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的B1级和GB/T18958-2013《难燃中密度纤维板》中的B1-B级。
吸水厚度膨胀率低于2.0％。
内结合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到2.5MPa以上。
表面胶合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到1.2MPa以上。
静曲强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到65MPa以上。
防潮性能达到GB/T 31765-2015《高密度纤维板》要求的高湿型高密度纤维板指标(70℃水浸泡后湿静曲强度)。
含水率为4.5～5.5％。
板内密度偏差在-2.0％～4.2％之间。
产品合格率：单批板合格率95％以上。
实施例2
一种抗倍特板的复合助剂，组分表3所示：
表3
组分 规格 占比
水 蒸馏水 60％
丙烯酸酯 工业级 10％
聚丙烯酰胺 工业级 9.94％
三甲基苄基氯化铵 工业级 20％
十二烷基磺酸钠 工业级 0.05％
聚乙二醇 工业级 0.01％
称取表3中各组分混合均匀，得到重质碳酸钙分散剂，备用；
其中，丙烯酸酯为2-甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为8000000～10000000，三甲基苄基氯化铵工业级产品，十二烷基磺酸钠为工业级表面活性剂，聚乙二醇的分子量为1600～2000；
一种抗倍特板的复合助剂，组分如表4所示：
表4
称取表4中各组分，混合搅拌均匀，即得复合助剂，备用。
其中，防霉剂和阻燃剂为硼砂和硼酸铵复配的混合物。
利用上述备用的复合助剂制备抗倍特板，将2000目的重质碳酸钙粉与已调配合成好的复合助剂进行混合，采用超声处理方式促进其有效分散，将分散后的填料溶液与胶粘剂进行混合，后通过喷胶并搅拌混合，完成填料及胶粘剂的同步分散，后经热压可制备新型抗倍特板材，抗倍特板由重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维制成，具体操作步骤如下：
(1)取重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2％的上述备用的复合助剂；
(2)取2000目粒径的重质碳酸钙粉，与步骤(1)所得复合助剂混合，采用超声分散，超声功率850W，碳酸钙粉为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2％；
(3)采用脲醛树脂、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂或异氰酸酯为胶粘剂，将步骤(2)中机械搅拌混合后所得物质与胶粘剂进行混合，胶粘剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的8％；
(4)采用喷胶的方式向木纤维中喷涂步骤(3)中所得物质木纤维质量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的88％，实现木材纤维与混合液的有效混合，为实现具有均匀结构的新型抗倍特板材的制备提供基础；
(5)将步骤(4)中混合均匀的木纤维与混合液进行组坯预压后，将其在170±5℃条件下进行热压，并用厚度规定厚，最后经裁边、砂光后得到成品。
将实施例2制造所得抗倍特板进行各项性能检测，检测结果为：
阻燃性能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的B1～B2级和GB/T18958-2013《难燃中密度纤维板》中的B1-C级。
吸水厚度膨胀率低于4.2％。
内结合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到1.2MPa以上。
表面胶合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到0.9MPa以上。
静曲强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到46MPa以上。
防潮性能达到GB/T 31765-2015《高密度纤维板》要求的高湿型高密度纤维板指标(70℃水浸泡后湿静曲强度)。
含水率为6～7％。
板内密度偏差在-2.5％～4.5％之间。
产品合格率：单批板合格率95％以上。
实施例3
一种抗倍特板的复合助剂，组分如表5所示：
表5
组分 规格 占比
水 蒸馏水 45％
丙烯酸酯 工业级 29％
聚丙烯酰胺 工业级 1％
三甲基苄基氯化铵 工业级 24.6％
十二烷基磺酸钠 工业级 0.2％
聚乙二醇 工业级 0.2％
称取表5中各组分混合均匀，得到重质碳酸钙分散剂，备用；
其中，丙烯酸酯为丙烯酸乙酯，聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为6000000～8000000，三甲基苄基氯化铵为工业级产品，十二烷基磺酸钠为工业级表面活性剂，聚乙二醇的分子量为800～1200；
一种抗倍特板的复合助剂，组分如表6所示：
表6
组分 规格 占比
重质碳酸钙分散体 上述备用所得 62.5％
硼砂 工业级 18.75％
硼酸铵 工业级 18.75％
称取表6中各组分，混合搅拌均匀，即得复合助剂，备用。
其中，防霉剂和阻燃剂为硼砂和硼酸铵复配的混合物。
利用上述备用的复合助剂制备抗倍特板，将1400目的重质碳酸钙粉与已调配合成好的复合助剂进行混合，采用机械搅拌方式促进其有效分散，将分散后的填料溶液与胶粘剂进行混合，后通过喷胶并搅拌混合，完成填料及胶粘剂的同步分散，后经热压可制备新型抗倍特板材，抗倍特板由重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维制成，具体操作步骤如下：
(1)取重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的7％的上述备用的复合助剂；
(2)取1400目粒径的重质碳酸钙粉，与步骤(1)所得复合助剂混合，采用机械搅拌混合，机械搅拌转速在2000转/分钟，碳酸钙粉为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的5％；
(3)采用脲醛树脂、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂或异氰酸酯为胶粘剂，将步骤(2)中机械搅拌混合后所得物质与胶粘剂进行混合，胶粘剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的12％；
(4)采用喷胶的方式向木纤维中喷涂步骤(3)中所得物质木纤维质量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的76％，实现木材纤维与混合液的有效混合，为实现具有均匀结构的新型抗倍特板材的制备提供基础；
(5)将步骤(4)中混合均匀的木纤维与混合液进行组坯预压后，将其在175±5℃条件下进行热压，并用厚度规定厚，最后经裁边、砂光后得到成品。
将实施例3制造所得抗倍特板进行各项性能检测，检测结果为：
阻燃性能达到GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中的B1级和GB/T18958-2013《难燃中密度纤维板》中的B1-B级。
吸水厚度膨胀率低于3.0％。
内结合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到2.0MPa以上。
表面胶合强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到1.0MPa以上。
静曲强度按GB/T 31765-2015《高密度纤维板》测试，达到60MPa以上。
防潮性能达到GB/T 31765-2015《高密度纤维板》要求的高湿型高密度纤维板指标(70℃水浸泡后湿静曲强度)。
含水率为4～5.2％。
板内密度偏差在-2.0％～4.2％之间。
产品合格率：单批板合格率95％以上。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种抗倍特板的复合助剂，其特征在于，包含以下组分：重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂；其中，所述的重质碳酸钙分散剂按照质量百分比包含水30～60％、丙烯酸酯10～30％、聚丙烯酰胺1～15％、三甲基苄基氯化铵5～25％、十二烷基磺酸钠0.05～0.5％、聚乙二醇0.01～0.5％。
2.根据权利要求1所述的复合助剂，其特征在于：所述重质碳酸钙分散剂的用量占复合助剂总重的50～75％。
3.根据权利要求1所述的复合助剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯或2-甲基丙烯酸乙酯；所述的聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量为2000000～10000000；所述的十二烷基磺酸钠为工业级表面活性剂；所述的聚乙二醇的分子量为600～2000。
4.根据权利要求1所述的复合助剂，其特征在于：所述的防霉剂和阻燃剂为硼砂和硼酸铵复配的混合物，两者的比例为3:1～1:3，两者的混合物占复合助剂总重的25～50％。
5.一种利用权利要求1所述的复合助剂制备抗倍特板的方法，其特征在于，抗倍特板由重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维制成，具体操作步骤如下：
(1)配制复合助剂，将重质碳酸钙分散剂、防霉剂、阻燃剂混合均匀制成复合助剂备用；
(2)取重质碳酸钙粉与步骤(1)所得复合助剂混合，分散或搅拌；
(3)将步骤(2)中分散或搅拌后所得物质与胶粘剂进行配比；
(4)采用喷胶的方式向木纤维中喷涂步骤(3)中所得物质；
(5)将步骤(4)中混合均匀的木纤维与混合液进行组坯预压后，将其在170～185℃条件下进行热压，最后经裁边、砂光后得到成品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(1)中复合助剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2～12％。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的重质碳酸钙粉大小为800～2000目粒径；所述的分散为超声分散，超声功率400～850W；所述的搅拌为机械搅拌，转速为800～2000转/分钟。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(2)中重质碳酸钙粉用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的2～8％。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(3)中胶粘剂用量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的8～15％。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(4)中木纤维质量为重质碳酸钙粉、复合助剂、胶黏剂和木纤维总重量的65～88％。
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