CN108818808B - 一种耐水竹木复合板的制备方法 - Google Patents

一种耐水竹木复合板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐水竹木复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将木板置于混合酶液中浸泡，取出，得预处理木板；将辛烯基琥珀酸酐滴加入壳聚糖液，搅拌反应，得一次混合液，向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH，加热搅拌反应，得二次混合液，向二次混合液滴加盐酸，调节二次混合液pH，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润，取出，得预处理竹篾；将酚醛树脂，聚丙烯酸锌树脂，偶联剂，纳米炭黑，六次甲基四胺，氧化石墨烯搅拌混合，得复合胶黏剂；将预处理竹篾‑复合胶黏剂‑预处理木板‑复合胶黏剂‑预处理竹篾组坯，热压，冷却，即得耐水竹木复合板。本发明技术方案制备的耐水竹木复合板具有优异的耐水性能的特点。

Description

一种耐水竹木复合板的制备方法
技术领域
本发明公开了一种耐水竹木复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
循环经济模式是“资源一产品一废弃物一再生资源”的循环过程，要求以尽可能少的资源消耗和环境成本，获得尽可能大的经济和社会效益。开展资源节约研究，对于缓解资源瓶颈制约，保障经济平稳较快发展具有十分重要的意义。人造板工业是一种资源依赖型产业，主要以竹材、木材为其原料。虽然竹材、木材都是可再生资源，但资源的总量是非常有限的，尤其是在森林资源贫乏的地区。因此，用较少的原材料，生产出数量多、性能好的人造板，始终是木材科技工作者奋斗的目标。目前各种人造板大体上可以分为两大类，一类是纤维板、刨花板等产品，虽然具有原材料利用率高的优点，但物理力学性能较低；另一类是胶合板、层积材等产品，虽然物理力学性能好，但原材料利用率不到50 %。一般认为既要原材料利用率高，又要产品性能好，似乎是一对难以解决的矛盾。获得原材料的高利用率，在原材料加工成各种形态的构成单元时，可采用无屑切削方式来替代有屑切削方式，例如用辊压、旋切来替代锯剖和铣削；对于竹材来说可以用径向剖削来替代弦向剖削。虽然竹材的纵向剖削无论径向剖削还是弦向剖削过程，都无切屑产生，但弦向剖削的竹蔑只能进行弦向胶合，而在弦向胶合时，竹材弦向外表面的竹青和内表面的竹黄，是难以胶合的，只能弃之不用。竹材径向剖削的竹蔑，可以不必剔除竹青、竹黄而能进行有效的径向胶合。因此径向剖削的竹材利用率比弦向剖削高得多川。同时要获得较高性能的产品，必须采用由多种材料组成的复合材料来替代单一结构材料，并且复合材料的各层要根据其性能要求进行科学合理的配置，但是传统的竹木复合板存在防水性能无法进一步提高的问题。
因此，如何改善传统竹木复合板存在的耐水性能无法进一步提高的缺点，以获取更高综合性能的提高，是待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的竹木复合板存在的耐水性能无法进一步提高的问题，提供了一种耐水竹木复合板的制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种耐水竹木复合板的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）将木板置于混合酶液中浸泡，取出，得预处理木板；
（2）按重量份数计，将20～30份辛烯基琥珀酸酐滴加入30～40份壳聚糖液，搅拌反应，得一次混合液，向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH，加热搅拌反应，得二次混合液，向二次混合液滴加盐酸，调节二次混合液pH，得改性处理液；
（3）将竹篾置于改性处理液中浸润，取出，得预处理竹篾；
（4）按重量份数计，将40～60份酚醛树脂，5～8份聚丙烯酸锌树脂，5～8份偶联剂，8～10份纳米炭黑，5～8份六次甲基四胺，8～10份氧化石墨烯搅拌混合，得复合胶黏剂；
（5）将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，热压，冷却，即得耐水竹木复合板。
步骤（3）所述木板为杨木板，桦木板或松木板中的任意一种。
步骤（2）所述混合酶液是由以下重量份数的原料组成：3～5份纤维素酶，3～5份果胶酶，3～5份木质素酶，20～30份去离子水。
步骤（2）所述壳聚糖液的制备过程为：将壳聚糖与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀3～5h后，加热搅拌溶解，得壳聚糖液。
步骤（4）所述酚醛树脂为酚醛树脂2123，酚醛树脂2127或酚醛树脂2130中的任意一种。
步骤（4）所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。
步骤（4）所述热压条件为：压力为3～5MPa，温度为160～180℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过使用改性处理液，壳聚糖经过辛烯基琥珀酸酐的改性处理后，分子中同时引入亲水性的羧基基团和疏水性的辛烯基长链，在使用过程中，亲水的羧基基团会伸向水中，疏水的辛烯基长链会伸入油中，而复杂的多糖长链则会在水油界面处展开，在竹纤维纤维表面形成致密的，连续的，厚实的且不易破坏的界面膜，界面膜的存在使得体系的防水性能得到提升；
（2）本发明通过添加复合胶黏剂，在热压过程中，聚丙烯酸锌树脂中锌离子可与处理液中的钠离子发生离子交换，从而使聚丙烯酸树脂带有锌离子的一端变得可溶，锌离子可与改性处理液的极性基团产生络合作用，还能与木纤维极性基团通过配位键连接起来，在被粘物直接形成较强的化学键作用力，同时，其会渗入木板与竹纤维的空隙中，固化后产生机械咬合，从而提升体系的黏合强度，无机填料中的微小颗粒均匀地分布在胶液中，且具有较大的比表面积和较强吸附性能，能够吸附带正电荷的电解质与带负电荷的氧化石墨烯，增加了胶的固含量，减少水分，提高了复合胶黏剂的稳定性，同时，有效堵塞木纤维表面的空隙，减少水分的渗透率，从而提高了体系的耐水性能。
具体实施方式
按重量份数计，将3～5份纤维素酶，3～5份果胶酶，3～5份木质素酶，20～30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合30～50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡30～50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，用滴液漏斗向盛有30～40份壳聚糖液的三口烧瓶中滴加20～30份辛烯基琥珀酸酐，并将三口烧瓶移至数显测速恒温磁力搅拌器中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌反应30～50min，得一次混合液，随后向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.3～8.5，于温度为35～50℃，转速为200～300r/min条件下，加热搅拌反应30～50min，得二次混合液，接着向二次混合液滴加质量分数为8～10%的盐酸，调节二次混合液pH至6.8～7.1，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润40～60min后，取出，得预处理竹篾；按重量份数计，将40～60份酚醛树脂，5～8份聚丙烯酸锌树脂，5～8份偶联剂，8～10份纳米炭黑，5～8份六次甲基四胺，8～10份氧化石墨烯置于混料机中，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合40～60min，得复合胶黏剂；将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为3～5MPa，温度为160～180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板，桦木板或松木板中的任意一种。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123，酚醛树脂2127或酚醛树脂2130中的任意一种。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。
实例1
按重量份数计，将5份纤维素酶，5份果胶酶，5份木质素酶，30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，用滴液漏斗向盛有40份壳聚糖液的三口烧瓶中滴加30份辛烯基琥珀酸酐，并将三口烧瓶移至数显测速恒温磁力搅拌器中，于转速为500r/min条件下，搅拌反应50min，得一次混合液，随后向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.5，于温度为50℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌反应50min，得二次混合液，接着向二次混合液滴加质量分数为10%的盐酸，调节二次混合液pH至7.1，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润60min后，取出，得预处理竹篾；按重量份数计，将60份酚醛树脂，8份聚丙烯酸锌树脂，8份偶联剂，10份纳米炭黑，8份六次甲基四胺，10份氧化石墨烯置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，得复合胶黏剂；将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为5MPa，温度为180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
实例2
按重量份数计，将5份纤维素酶，5份果胶酶，5份木质素酶，30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，将60份酚醛树脂，8份聚丙烯酸锌树脂，8份偶联剂，10份纳米炭黑，8份六次甲基四胺，10份氧化石墨烯置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，得复合胶黏剂；将竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为5MPa，温度为180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
实例3
按重量份数计，将5份纤维素酶，5份果胶酶，5份木质素酶，30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，用滴液漏斗向盛有40份壳聚糖液的三口烧瓶中滴加30份辛烯基琥珀酸酐，并将三口烧瓶移至数显测速恒温磁力搅拌器中，于转速为500r/min条件下，搅拌反应50min，得一次混合液，随后向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.5，于温度为50℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌反应50min，得二次混合液，接着向二次混合液滴加质量分数为10%的盐酸，调节二次混合液pH至7.1，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润60min后，取出，得预处理竹篾；按重量份数计，将60份酚醛树脂，8份偶联剂，10份纳米炭黑，8份六次甲基四胺，10份氧化石墨烯置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，得复合胶黏剂；将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为5MPa，温度为180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
实例4
按重量份数计，将5份纤维素酶，5份果胶酶，5份木质素酶，30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，用滴液漏斗向盛有40份壳聚糖液的三口烧瓶中滴加30份辛烯基琥珀酸酐，并将三口烧瓶移至数显测速恒温磁力搅拌器中，于转速为500r/min条件下，搅拌反应50min，得一次混合液，随后向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.5，于温度为50℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌反应50min，得二次混合液，接着向二次混合液滴加质量分数为10%的盐酸，调节二次混合液pH至7.1，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润60min后，取出，得预处理竹篾；按重量份数计，将60份酚醛树脂，8份聚丙烯酸锌树脂，8份偶联剂，10份氧化石墨烯置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，得复合胶黏剂；将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为5MPa，温度为180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
实例5
按重量份数计，将5份纤维素酶，5份果胶酶，5份木质素酶，30份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合50min，得混合酶液；将壳聚糖与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将木板置于混合酶液中浸泡50min后，取出，得预处理木板；按重量份数计，用滴液漏斗向盛有40份壳聚糖液的三口烧瓶中滴加30份辛烯基琥珀酸酐，并将三口烧瓶移至数显测速恒温磁力搅拌器中，于转速为500r/min条件下，搅拌反应50min，得一次混合液，随后向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH至8.5，于温度为50℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌反应50min，得二次混合液，接着向二次混合液滴加质量分数为10%的盐酸，调节二次混合液pH至7.1，得改性处理液；将竹篾置于改性处理液中浸润60min后，取出，得预处理竹篾；按重量份数计，将60份酚醛树脂，8份聚丙烯酸锌树脂，8份偶联剂，10份纳米炭黑，8份六次甲基四胺，置于混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min，得复合胶黏剂；将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，得板坯，接着将板坯置于热压机中，于压力为5MPa，温度为180℃，热压成型后，冷却，即得耐水竹木复合板。所述木板为杨木板。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
对比例：南昌某新材料有限公司生产的竹木复合板。
将实例1至实例5所得的耐水竹木复合板及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
具体检测结果如表1所示：
参照参照GB／T24508检测上述板材试样的吸水率。
表1耐水竹木复合板性能具体检测结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6 对比例
吸水率/% 4.5 5.3 6.2 6.9 7.6 9.7 12.6
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的耐水竹木复合板具有优异的耐水性能的特点，在建筑材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (6)

1.一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）将木板置于混合酶液中浸泡，取出，得预处理木板；所述混合酶液是由以下重量份数的原料组成：3～5份纤维素酶，3～5份果胶酶，3～5份木质素酶，20～30份去离子水；
（2）按重量份数计，将20～30份辛烯基琥珀酸酐滴加入30～40份壳聚糖液，搅拌反应，得一次混合液，向一次混合液滴加氢氧化钠溶液调节pH，加热搅拌反应，得二次混合液，向二次混合液滴加盐酸，调节二次混合液pH，得改性处理液；
（3）将竹篾置于改性处理液中浸润，取出，得预处理竹篾；
（4）按重量份数计，将40～60份酚醛树脂，5～8份聚丙烯酸锌树脂，5～8份偶联剂，8～10份纳米炭黑，5～8份六次甲基四胺，8～10份氧化石墨烯搅拌混合，得复合胶黏剂；
（5）将预处理竹篾-复合胶黏剂-预处理木板-复合胶黏剂-预处理竹篾组坯，热压，冷却，即得耐水竹木复合板。
2.根据权利要求1所述一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述木板为杨木板，桦木板或松木板中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述壳聚糖液的制备过程为：将壳聚糖与水按质量比1：30～1：50混合，静置溶胀3～5h后，加热搅拌溶解，得壳聚糖液。
4.根据权利要求1所述一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述酚醛树脂为酚醛树脂2123，酚醛树脂2127或酚醛树脂2130中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任意一种。
6.根据权利要求1所述一种耐水竹木复合板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述热压条件为：压力为3～5MPa，温度为160～180℃。
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