CN109093786A - 一种提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法，该方法工艺步骤包括对木质素基胶黏剂进行改性处理，通过热压与冷压制得木质素基胶黏剂胶合板。本发明方法制备的胶合板较未改性的木质素基胶黏剂制备的胶合板力学性能显著提高。本发明的方法操作方便，所得胶合板的胶接强度远大于国家标准规定的II类胶合板的要求，具有较好的工业应用前景。

Description

一种提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法
技术领域
本发明涉及木材加工中的人造板领域，具体地涉及一种通过改性木质素基胶黏剂，从而力学性能得到提高的胶合板及其制备方法。
背景技术
我国人造板产业发展迅猛，每年需求量不断增加，特别胶合板的需求量越来越大。但是，随着人们环保意识的不断提高，国家对环境保护的力度逐渐加大，传统的木材工业用胶黏剂，即脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂的“三醛胶”三种胶黏剂，逐渐被新开发的环保型胶黏剂所代替。其中，作为植物体三种主成分之一的天然高分子化合物，木质素具有特殊的化学结构，以及来源广泛，成为不少研究者们关注的对象。
采用木质素为原料制备胶黏剂有两种形式，一种是直接将木质素当胶黏剂使用，另一种是将木质素改性后使用。由于木质素的活性位点相对较少，直接以木质素为胶黏剂很难制备出较好性能的人造板，其力学性能往往达不到国家标准规定的要求，即使有的可以达到，但也只是略微增大。因此，研究者们更多地采用将木质素改性后作为胶黏剂制备人造板。
目前，用作胶黏剂的木质素的改性方法通常是添加脲醛树脂、酚醛树脂等传统胶黏剂，虽然可以改善制备得到的人造板的力学性能，但是它的甲醛释放量明显增加。还有研究者采用单宁和乙二醛作为改性剂用于提高人造板的力学性能，但使用的添加量达到20％以上。因此，以木质素为胶黏剂制备胶合板，为提高其力学性能，同时减少甲醛释放，满足当前木业市场对环保型胶合板的需求，迫切需要开发出一种提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的制备方法。
发明内容
本发明的道要目的是针对上述存在的问题提供一种提高以木质素为胶黏剂的胶合板的力学性能的方法。本发明的胶合板力学性能高，远大于相应国家标准要求，适合于室内墙体、地面、吊顶等地方的装饰基材。
本发明提供的一种提高木质素胶黏剂胶合板力学性能的方法，包括以下步骤：步骤一、将木质素胶黏剂与六次甲基四胺按比例混合，再均匀地涂在单板表面，采用纵横交错方式组成胶合板板坯；步骤二、将胶合板板坯移送至热压机中进行热压处理；步骤三、将热压后的胶合板立即转入冷压机中冷压处理。
进一步，所述步骤一中木质素胶黏剂为碱木质素、木质素磺酸盐、硫酸盐木质素、有机溶剂木质素中的一种或几种。
进一步，所述步骤一中木质素胶黏剂与六次甲基四胺混合采用磁力搅拌方法混合，搅拌速度为100转/min-300转/min。
进一步，所述步骤一中六次甲基四胺添加的质量分数是基于木质素胶黏剂质量的1％-20％。
进一步，所述步骤一中施胶量为250g/m2-450g/m2，表背层单板只涂一面，内层单板涂两面。
进一步，所述步骤一中单板纵横交错方式组成的板坯层数为3-7层。
进一步，所述步骤二中所述热压处理中的热压温度为110℃-210℃；热压时间为150s-850s；热压压力为0.9MPa-2.3MPa。
其中，优选的，热压温度为190℃、热压时间为705s；热压压力为2.0MPa。
进一步，所述步骤三中所述冷压处理中的冷压温度为20℃-35℃；冷压时间为5min-25min；冷压压力为0.2MPa-1.2MPa。
其中，优选的，冷压温度为30℃、热压时间为15min；热压压力为0.6MPa。
本发明方法任一制备工艺参数制备得到的胶合板也在本发明的保护范围内。
通过大量实验，结合其结果，发明人发现在三个步骤中，六次甲基四胺的质量分数、热压时间、热压温度、冷压压力是关键因素。不同的六次甲基四胺添加量会影响木质素基胶黏剂之间的交联程度，添加量小时，胶合板会因木质素基胶黏剂交联程度较少而减弱胶接强度；添加量大时，则由六次甲基四胺产生的甲醛相对较多，使木质素基胶黏剂在热压过程交联增多，固化充分，使得单板之间的胶接强度也越大。热压时间短时，木质素基胶黏剂固化不充分，胶接程度不够；热压时间长时，则对单板本身的结构有所破坏；热压温度低时，木质素基胶黏剂不能较好的熔融，不会很好的进入单板表层孔隙，不能形成较好的胶钉结构；热压温度高时，对固化后的木质素基胶黏剂分子结构有所破坏，产生分解，不利于单板之间的胶接；冷压压力小时，热压后的胶合板容易膨胀，减弱了胶接程度。
经过控制以上关键因子，所得的木质素基胶黏剂胶合板的力学性能有了显著提高，远远大于II类胶合板的国家标准要求。因此，本发明的有益效果在于通过改性绿色环保的木质素基胶黏剂制备胶合板，不仅实现了木质素的高值化利用，而且大大提高了胶合板的力学性能，拓宽了木质素基胶黏剂胶合板的使用范围；并且，本发明的方法操作方便，能耗少、效率高，具有较好的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明木质素基胶黏胶合板的板坯组坯示意图。
附图标记说明
1、热压机加热板；2、钢板；3、交错排列的单板；4、改性木质素胶黏剂。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中，加入的各原料除特别说明外，均为市售常规原料。
实施例1提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法(1)
将杨木刨切成1.4mm的单板，并调节单板含水率为10％。将木质素基胶黏剂与六次甲基四胺混合，混合的比例是基于木质素基胶黏剂质量的10％，并在磁力搅拌器上搅拌30min，然后按施胶量为400g/m2均匀地涂在杨木单板表面(其中，表背板两单板分别只涂一面)，并采用纵横交错方式组成三层杨木胶合板板坯。在室温条件下闭合陈放20min后进行热压胶合板。开启人造板热压机，对胶合板板坯进行热压处理，其中热压压力为2.0MPa、热压温度为180℃、热压时间为705s。将热压后的胶合板连同钢板一起取出，立即转入冷压机中进行冷压处理，其中，冷压选定的工艺参数为冷压压力0.6MPa、冷压时间15min、冷压温度30℃。将冷压处理后的胶合板取出，堆叠放置，进行陈化处理，消除复合单板的应力，陈化处理2h，即得到无醛胶合板。
参照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》测定胶合板的胶合强度、静曲强度、弹性模量等力化性能，检测结果见表1。
实施例2提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法(2)
将杨木刨切成1.4mm的单板，并调节单板含水率为10％。将木质素基胶黏剂与六次甲基四胺混合，混合的比例是基于木质素基胶黏剂质量的5％，并在磁力搅拌器上搅拌30min，然后按施胶量为420g/m2均匀地涂在杨木单板表面(其中，表背板两单板分别只涂一面)，并采用纵横交错方式组成三层杨木胶合板板坯。在室温条件下闭合陈放20min后进行热压胶合板。开启人造板热压机，对胶合板板坯进行热压处理，其中热压压力为2.0MPa、热压温度为190℃、热压时间为705s。将热压后的胶合板连同钢板一起取出，立即转入冷压机中进行冷压处理，其中，冷压选定的工艺参数为冷压压力0.6MPa、冷压时间20min、冷压温度30℃。将冷压处理后的胶合板取出，堆叠放置，进行陈化处理，消除复合单板的应力，陈化处理2h，即得到无醛胶合板。
参照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》测定胶合板的胶合强度、静曲强度、弹性模量等力化性能，检测结果见表1。
实施例3提高木质素基胶黏剂胶合板力学性能的方法(3)
将杨木刨切成1.4mm的单板，并调节单板含水率为10％。将木质素基胶黏剂与六次甲基四胺混合，混合的比例是基于木质素基胶黏剂质量的2％，并在磁力搅拌器上搅拌30min，然后按施胶量为380g/m2均匀地涂在杨木单板表面(其中，表背板两单板分别只涂一面)，并采用纵横交错方式组成三层杨木胶合板板坯。在室温条件下闭合陈放20min后进行热压胶合板。开启人造板热压机，对胶合板板坯进行热压处理，其中热压压力为1.6MPa、热压温度为170℃、热压时间为840s。将热压后的胶合板连同钢板一起取出，立即转入冷压机中进行冷压处理，其中，冷压选定的工艺参数为冷压压力1.0MPa、冷压时间25min、冷压温度30℃。将冷压处理后的胶合板取出，堆叠放置，进行陈化处理，消除复合单板的应力，陈化处理2h，即得到无醛胶合板。
参照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》测定胶合板的胶合强度、静曲强度、弹性模量等力化性能，检测结果见表1。
对比例1
将杨木刨切成1.4mm的单板，并调节单板含水率为10％。将木质素基胶黏剂按施胶量为420g/m2均匀地涂在杨木单板表面(其中，表背板两单板分别只涂一面)，并采用纵横交错方式组成三层杨木胶合板板坯。在室温条件下闭合陈放20min后进行热压胶合板。开启人造板热压机，对胶合板板坯进行热压处理，其中热压压力为1.8MPa、热压温度为200℃、热压时间为705s。将热压后的胶合板连同钢板一起取出，立即转入冷压机中进行冷压处理，其中，冷压选定的工艺参数为冷压压力0.6MPa、冷压时间15min、冷压温度30℃。将冷压处理后的胶合板取出，堆叠放置，进行陈化处理，消除复合单板的应力，陈化处理2h，即得到无醛胶合板。
参照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能测试方法》测定胶合板的胶合强度、静曲强度、弹性模量等力化性能，检测结果见表1。
表1胶合板力学性能与甲醛释放量测试结果
比较于实施例1、2、3和对比例1，采用改性的木质素基胶黏剂制备得到的胶合板的力学性能有的显著的提高，胶合强度远大于国家标准中II类要求，静曲强度与弹性模量也呈现不同程度的提高。因此，本专利的技术比较于以往的制备方法得到的胶合板具有更大的应用价值和更广阔的应用空间。
以上所述仅是本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，在现有技术的基础上还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均应应视为本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种提高木质素胶黏剂胶合板力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将木质素胶黏剂与六次甲基四胺按比例混合，再均匀地涂在单板表面，采用纵横交错方式组成胶合板板坯；
(2)将胶合板板坯移送至热压机中进行热压处理；
(3)将热压后的胶合板立即转入冷压机中冷压处理。
2.如权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中木质素胶黏剂为碱木质素、木质素磺酸盐、硫酸盐木质素、有机溶剂木质素中的一种或几种。
3.如权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中木质素胶黏剂与六次甲基四胺混合采用磁力搅拌方法混合，搅拌速度为100转/min-300转/min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中六次甲基四胺添加的质量分数是基于木质素胶黏剂质量的1％-20％。
5.如权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的施胶量为250g/m2-450g/m2，表背层单板只涂一面，内层单板涂两面。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的单板纵横交错方式组成的板坯层数为3-7层。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热压处理中的热压温度为110℃-210℃；热压时间为150s-850s；热压压力为0.9MPa-2.3MPa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述冷压处理中的冷压温度为20℃-35℃；冷压时间为5min-25min；冷压压力为0.2MPa-1.2MPa。
9.权利要求1-8任一所述方法制备得到的木质素胶黏剂胶合板。
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