CN108393999A - 单宁基胶黏剂刨花板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单宁基胶黏剂刨花板，为刨花施加经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后热压而成，施胶量为8%~14%，所述经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂中，接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝含量为固体单宁含量的0.5~3%wt。本发明利用具有高比表面积、高结晶度和高强度等特性的纤维素纳米纤丝作改性材料，同时利用表面接枝的超支化聚酰胺提高与单宁分子之间的交联度，达到提高单宁基胶黏剂刨花板物理力学强度和耐水性的效果，本发明的单宁基胶黏剂刨花板内结合强度能提高27.0%以上，弹性模量能提高22.2%以上，静曲强度能提高25.3%以上，2h吸水厚度膨胀率能降低23.6%以上。

Description

单宁基胶黏剂刨花板及其制备方法

技术领域

本发明涉及单宁基胶黏剂刨花板及其制备方法，属于胶黏剂领域。

背景技术

人造板作为木材综合利用重要产品之一，经过近60年来的发展，我国已成为世界刨花板生产第一大国。人造板用胶黏剂多采用脲醛树脂胶黏剂，胶接性能及耐水性能优良，但脲醛树脂胶黏剂在制造和使用过程中常有游离甲醛产生，对人体健康有一定的危害。近年来，随着人们环境安全意识的提高，人造板工业用无添加甲醛胶黏剂及其制品越来越受到重视，一批新型胶黏剂产品出现并得到应用。生物质胶黏剂具有可再生、来源广泛等优点，但存在胶接强度低、耐水性差、易霉变和适用期短的问题。目前，用于木材工业的生物质胶黏剂包括淀粉、木质素、蛋白质、壳聚糖和单宁等。

单宁是植物体内产生的，能使生皮变成革的复杂多酚类物质。目前，单宁取代一部分苯酚制造酚醛树脂已进行工业化应用。但纯单宁胶黏剂存在交联度低的问题，导致单宁胶黏剂胶层强度低和耐水性差。纳米纤维素主要用于增强复合材料，已有研究表明，在改性天然胶黏剂方面，在胶黏剂中加入纳米纤维素可明显提高胶合板的胶合强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好的单宁基胶黏剂刨花板。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种单宁基胶黏剂刨花板，为刨花施加经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后热压而成，施胶量为8%~14%，所述经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂中，接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝含量为固体单宁含量的0.5~3%wt。

优选的，所述单宁胶黏剂在使用前加入水，调成固含量为42~55%wt的胶液。

优选的，所述单宁为从落叶松、杨梅、黑荆树或马占相思中提取的凝缩类单宁及其混合物。

优选的，所述单宁胶黏剂在使用前加入胶液质量比2~8%的固化剂调制均匀。

优选的，所述超支化聚酰胺为脂肪族超支化聚酰胺、芳香族超支化聚酰胺。

优选的，所述固化剂为六次甲基四胺、多聚甲醛或三羟甲基硝基甲烷。

本发明还公开了上述的单宁基胶黏剂刨花板的制备方法，其步骤包括：

A 干燥：刨花干燥至含水率低于5%；

B 拌胶：在刨花中施加经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂，施胶量8~14%，搅拌10~15min；

C 板坯铺装：将拌胶好的刨花铺装，预压成型；

D 热压：热压温度为170 ~210℃，热压时间为60~80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa；

其中经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂的制备方法为：

（1）按质量比0.5~3：100称取接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝和单宁粉末，混合后加入水至质量浓度为42~55%，搅拌均匀；

（2）胶黏剂使用前,在改性单宁胶黏剂中加入胶液质量比2~8%的固化剂，搅拌均匀。

本发明利用具有高比表面积、高结晶度和高强度等特性的纤维素纳米纤丝作改性材料，同时利用表面接枝的超支化聚酰胺提高与单宁分子之间的交联度，达到提高单宁基胶黏剂刨花板物理力学强度和耐水性的效果，相比改性前的单宁基胶黏剂刨花板，本发明的单宁基胶黏剂刨花板内结合强度能提高27.0%以上，弹性模量能提高22.2%以上，静曲强度能提高25.3%以上，2h吸水厚度膨胀率能降低23.6%以上。本发明刨花板为环境友好型刨花板，对环境无污染。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

实施例1

首先，按质量比1：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为53%，搅拌均匀，使用前加入胶液的3%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为190 ℃，热压时间为80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1526MPa，静曲强度为6.9MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.96MPa，增幅高达159.5%，弹性模量为1890MPa，增幅达23.9%，静曲强度为9.8MPa，增幅达42.0%，2h吸水厚度膨胀率达9.7%，降低了23.6%。

实施例2

首先，按质量比1.5：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从杨梅中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为55%，搅拌均匀，使用前加入胶液的3%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为190 ℃，热压时间为80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1675MPa，静曲强度为7.2MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.94MPa，增幅高达154.1%，弹性模量为2129MPa，增幅达27.1%，静曲强度为9.3MPa，增幅达29.2%，2h吸水厚度膨胀率达9.0%，降低了29.1%。

实施例3

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从黑荆树中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为53%，搅拌均匀，使用前加入胶液的3%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为190 ℃，热压时间为80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1457MPa，静曲强度为6.7MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.77MPa，增幅高达108.1%，弹性模量为1780MPa，增幅达22.2%，静曲强度为9.0MPa，增幅达34.3%，2h吸水厚度膨胀率达6.8%，降低了46.5%。

实施例4

首先，按质量比3：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从马占相思中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为48%，搅拌均匀，使用前加入胶液的3%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为190 ℃，热压时间为80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1503MPa，静曲强度为6.5MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.74MPa，增幅高达100.0%，弹性模量为1864MPa，增幅达24.0%，静曲强度为9.0MPa，增幅达38.5%，2h吸水厚度膨胀率达9.6%，降低了24.4%。

实施例5

首先，按质量比0.5：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松中提取的单宁和马占相思中提取的单宁的混合物，混合后加入水至质量浓度为42%，搅拌均匀，使用前加入胶液的2%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为8%，搅拌12min左右，组坯。热压温度为190 ℃，热压时间为60s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1607MPa，静曲强度为7.5MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.97MPa，增幅高达162.2%，弹性模量为2012MPa，增幅达25.2%，静曲强度为9.4MPa，增幅达25.3%，2h吸水厚度膨胀率达5.5%，降低了56.7%。

实施例6

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松、杨梅、黑荆树和马占相思中提取的单宁的混合物，混合后加入水至质量浓度为52%，搅拌均匀，使用前加入胶液的5%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌15min左右，组坯。热压温度为210 ℃，热压时间为60s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1327MPa，静曲强度为6.3MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.73MPa，增幅高达97.3%，弹性模量为1762MPa，增幅达32.8%，静曲强度为8.4MPa，增幅达33.3%，2h吸水厚度膨胀率达4.4%，降低了65.4%。

实施例7

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从杨梅和黑荆树中提取的单宁的混合物，混合后加入水至质量浓度为52%，搅拌均匀，使用前加入胶液的8%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为14%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为170 ℃，热压时间为80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1718MPa，静曲强度为8.2MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.61MPa，增幅高达64.9%，弹性模量为2275MPa，增幅达32.4%，静曲强度为11.5MPa，增幅达40.2%，2h吸水厚度膨胀率达4.0%，降低了68.5%。

实施例8

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松、黑荆树和马占相思中提取的单宁的混合物，混合后加入水至质量浓度为52%，搅拌均匀，使用前加入胶液的3%的六次甲基四胺为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为10%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为170 ℃，热压时间为60s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1787MPa，静曲强度为8.6MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.57MPa，增幅高达54.1%，弹性模量为2398MPa，增幅达34.2%，静曲强度为12.0MPa，增幅达39.5%，2h吸水厚度膨胀率达6.2%，降低了51.2%。

实施例9

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为52%，搅拌均匀，使用前加入胶液的5%的三羟甲基硝基甲烷为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为14%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为210 ℃，热压时间为70s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1628MPa，静曲强度为7.4MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.52MPa，增幅高达40.5%，弹性模量为2149MPa，增幅达32.0%，静曲强度为9.6MPa，增幅达29.7%，2h吸水厚度膨胀率达3.9%，降低了69.3%。

实施例10

首先，按质量比2：100称取接枝过超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝固体和单宁粉末，所述单宁为从落叶松中提取的凝缩类单宁，混合后加入水至质量浓度为51%，搅拌均匀，使用前加入胶液的5%的多聚甲醛为固化剂；然后将刨花干燥至含水率低于5%，施胶量为12%，搅拌10min左右，组坯。热压温度为170 ℃，热压时间为70s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa。未改性单宁胶黏剂制备的刨花板内结合强度为0.37MPa，弹性模量为1563MPa，静曲强度为6.5MPa，2h吸水厚度膨胀率为12.7%，经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后制备的刨花板内结合强度达0.47MPa，增幅高达27.0%，弹性模量为2043MPa，增幅达30.7%，静曲强度为8.2MPa，增幅达26.2%，2h吸水厚度膨胀率达7.4%，降低了41.7%。

Claims (7)

1.一种单宁基胶黏剂刨花板，为刨花施加经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂后热压而成，施胶量为8%~14%，所述经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂中，接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝含量为固体单宁含量的0.5~3%wt。

2.根据权利要求1所述的单宁基胶黏剂刨花板，其特征在于：所述单宁胶黏剂在使用前加入水，调成固含量为42~55%wt的胶液。

3.根据权利要求1所述的单宁基胶黏剂刨花板，其特征在于：所述单宁为从落叶松、杨梅、黑荆树或马占相思中提取的凝缩类单宁及其混合物。

4.根据权利要求1所述的单宁基胶黏剂刨花板，其特征在于：所述单宁胶黏剂在使用前加入胶液质量比2~8%的固化剂调制均匀。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的单宁基胶黏剂刨花板，其特征在于：所述超支化聚酰胺为脂肪族超支化聚酰胺、芳香族超支化聚酰胺。

6.根据权利要求4所述的经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂，其特征在于：所述固化剂为六次甲基四胺、多聚甲醛或三羟甲基硝基甲烷。

7.权利要求1-6中任一项所述的单宁基胶黏剂刨花板的制备方法，其步骤包括：

A 干燥：刨花干燥至含水率低于5%；

B 拌胶：在刨花中施加经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂，施胶量8~14%，搅拌10~15min；

C 板坯铺装：将拌胶好的刨花铺装，预压成型；

D 热压：热压温度为170 ~210℃，热压时间为60~80s/mm，热压压力为三段式3-2-1MPa；

其中经过接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝改性的单宁胶黏剂的制备方法为：

（1）按质量比0.5~3：100称取接枝超支化聚酰胺的纤维素纳米纤丝和单宁粉末，混合后加入水至质量浓度为42~55%，搅拌均匀；

（2）胶黏剂使用前,在改性单宁胶黏剂中加入胶液质量比2~8%的固化剂，搅拌均匀。