CN109227862A - 一种环保型芦苇板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种环保型芦苇板，一种环保型芦苇板，包括芦苇和改性胶黏剂，其生产工艺是将芦苇和改性胶黏剂进行混合铺装、滚压与锯边成形即可，其中改性胶黏剂通过碳酸钙、二氧化硅、大豆蛋白、玉米淀粉等多种材料复合，得到了一种无机—生物复合型胶黏剂。该产品生产流程简单，环境友好，且对于芦苇碎屑有很强的亲和性，制备得到的芦苇板性能良好，高于使用脲醛树脂制备的芦苇板，推广价值高。

Description

一种环保型芦苇板
技术领域
本发明涉及人造板生产领域，特别涉及一种环保型芦苇板。
背景技术
作为一个农业大国，我国每年的农作物秸杆产量在7亿吨左右。为了避免木材资源的限制，利用秸秆资源制造秸秆板是一条环保、且附加值高的途径。发展农作物秸秆人造板产业对于保护森林资源和人类环境, 解决我国木材原料供应不足的矛盾具有重要的现实意义。近年来, 科技人员在农作物秸秆人造板基础研究、产品开发和工业化应用方面做了大量的研究工作。据统计，2014年我国人造板产量已经达到2.74亿m3。研究证明，芦苇可以代替木材用于人造板的生产。我国有较充足的芦苇资源，200万吨的年产量约占全球芦苇总产量的6％，且分布地域十分广阔，芦苇主产区多达十四个。
芦苇的性能与木材有一定的差异，其表皮存在蜡质层，该蜡质层含有非极性的含硅物质及脂肪类物质，传统的水溶性脲醛、酚醛树脂胶对该层薄膜的润湿能力差，对芦苇人造板的胶合性能不佳。因此生产部门及研究人员对芦苇人造板的生产设备与技术仍在进行不断的研究与改革。
高性能环保型人造板的开发，极大地取决于环保型木材胶黏剂的研发与应用。寻找新的生产原料以及改进工艺技术成为木材胶黏剂行业发展的必然趋势。与此相似作为人造板原料，芦苇的优点是纤维素含量与木材相当，主要缺点是苇茎表皮存在蜡质层，表皮组织及叶部含硅量较高，影响常规木材用胶黏剂对芦苇原料进行胶合，成为芦苇人造板生产中的主要难题之一。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保型芦苇板。
为了实现上述目的，本发明提供的一种环保型芦苇板，包括芦苇和改性胶黏剂，其生产工艺是将芦苇和改性胶黏剂进行混合铺装、滚压与锯边成形即可，其中改性胶黏剂的制备流程为：
a. 在10 g钛酸酯偶联剂中添加质量分数为2~4％碳酸钙纳米颗粒，充分搅拌混合后，用3~6倍的石油醚稀释，并调节pH值为7~9。其中的钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，钛酸四正丁基酯与钛酸四叔丁基酯中的一种。对碳酸钙进行改性，是为了提高其与生物胶黏剂的相容性。
b. 在10 g硅烷偶联剂中添加1~2％的纳米二氧化硅，加入5~7倍蒸馏水和几滴草酸溶液，调节pH值至3.5～4之间，搅拌使其溶解。其中的硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷中的一种。对二氧化硅进行改性，是为了提高其与生物胶黏剂的相容性。
c. 将上述两种溶液混合到一起，迅速加入纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，用超声波充分分散30 min后搅拌，高速剪切2 min，转速控制在10000 rpm，烘干，待用。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅粒径不超过500 nm。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为4~6 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为0.5~2。
d. 将80 g大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物分散于200 mL的水中，搅拌40 min，然后保持在50℃，添加纳米二氧化硅和碳酸钙混合物，高速乳化1~2 min，经过30 min的超声处理，使其反应充分进行，制得胶黏剂样品。大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为0.5~2。两种生物胶黏剂的混合物具有更好的复合性能。通过两种生物胶黏剂和两种无机填料的混合，可以提供更为丰富的调节空间，以便达到更好的改性效果。
本发明提供的一种适用于芦苇板生产的高强度改性胶黏剂，属于无机—生物复合型胶黏剂，生产流程简单，环境友好，且对于芦苇碎屑有很强的亲和性，制备得到的芦苇板性能良好，推广价值高。
具体实施方式
实施例1
为了实现上述目的，本发明提供的一种环保型芦苇板，包括芦苇和改性胶黏剂，其生产工艺是将芦苇和改性胶黏剂进行混合铺装、滚压与锯边成形即可，其中改性胶黏剂的制备流程为：
a. 在10 g钛酸酯偶联剂中添加质量分数为2~4％碳酸钙纳米颗粒，充分搅拌混合后，用3~6倍的石油醚稀释，并调节pH值为7~9。其中的钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，钛酸四正丁基酯与钛酸四叔丁基酯中的一种。
b. 在10 g硅烷偶联剂中添加1~2％的纳米二氧化硅，加入5~7倍蒸馏水和几滴草酸溶液，调节pH值至3.5～4之间，搅拌使其溶解。其中的硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷中的一种。
c. 将上述两种溶液混合到一起，迅速加入纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，用超声波充分分散30 min后搅拌，高速剪切2 min，转速控制在10000 rpm，烘干，待用。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅粒径不超过500 nm。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为4~6 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为0.5~2。
d. 将80 g大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物分散于200 mL的水中，搅拌40 min，然后保持在50℃，添加纳米二氧化硅和碳酸钙混合物，高速乳化1~2 min，经过30 min的超声处理，使其反应充分进行，制得胶黏剂样品。大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为0.5~2。
为了实现测试目的，按照下述参数制备了胶黏剂。钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，其中添加3%的碳酸钙，用5倍的石油醚稀释，调节pH值为8；硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，其中添加2%的二氧化硅，用6倍蒸馏水稀释，并滴入几滴草酸溶液，pH控制在3.5。c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为5 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为1。d步骤中大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为1。按照上述参数制备得到的胶黏剂，采用与脲醛树脂制备芦苇板相同的加工条件和相同的施胶量，试制得到的芦苇板的内结合强度仅为脲醛树脂胶合板的131%。
实施例2
钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，其中添加3%的碳酸钙，用5倍的石油醚稀释，调节pH值为8；硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，其中添加2%的二氧化硅，用6倍蒸馏水稀释，并滴入几滴草酸溶液，pH控制在3.5。c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为5 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为2。d步骤中大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为1。按照上述参数制备得到的胶黏剂，采用与脲醛树脂制备芦苇板相同的加工条件和相同的施胶量，试制得到的芦苇板的内结合强度仅为脲醛树脂胶合板的112%。
实施例3
钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，其中添加3%的碳酸钙，用5倍的石油醚稀释，调节pH值为8；硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，其中添加2%的二氧化硅，用6倍蒸馏水稀释，并滴入几滴草酸溶液，pH控制在3.5。c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为5 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为0.5。d步骤中大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为1。按照上述参数制备得到的胶黏剂，采用与脲醛树脂制备芦苇板相同的加工条件和相同的施胶量，试制得到的芦苇板的内结合强度仅为脲醛树脂胶合板的107%。
实施例4
钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，其中添加3%的碳酸钙，用5倍的石油醚稀释，调节pH值为8；硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，其中添加2%的二氧化硅，用6倍蒸馏水稀释，并滴入几滴草酸溶液，pH控制在3.5。c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为5 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为1。d步骤中大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为2。按照上述参数制备得到的胶黏剂，采用与脲醛树脂制备芦苇板相同的加工条件和相同的施胶量，试制得到的芦苇板的内结合强度仅为脲醛树脂胶合板的117%。
实施例5
钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，其中添加3%的碳酸钙，用5倍的石油醚稀释，调节pH值为8；硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷，其中添加2%的二氧化硅，用6倍蒸馏水稀释，并滴入几滴草酸溶液，pH控制在3.5。c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为5 g，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为1。d步骤中大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为0.5。按照上述参数制备得到的胶黏剂，采用与脲醛树脂制备芦苇板相同的加工条件和相同的施胶量，试制得到的芦苇板的内结合强度仅为脲醛树脂胶合板的122%。

Claims (7)

1.一种环保型芦苇板，其特征在于，包括芦苇和改性胶黏剂，其生产工艺是将芦苇和改性胶黏剂进行混合铺装、滚压与锯边成形即可，其中改性胶黏剂的制备流程为：
a. 在10 g钛酸酯偶联剂中添加质量分数为2~4％碳酸钙纳米颗粒，充分搅拌混合后，用3~6倍的石油醚稀释，并调节pH值为7~9；
b. 在10 g硅烷偶联剂中添加1~2％的纳米二氧化硅，加入5~7倍蒸馏水和几滴草酸溶液，调节pH值至3.5～4之间，搅拌使其溶解；
c. 将上述两种溶液混合到一起，迅速加入纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，用超声波充分分散30 min后搅拌，高速剪切2 min，转速控制在10000 rpm，烘干，待用；
d. 将80 g大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物分散于200 mL的水中，搅拌40 min，然后保持在50℃，添加纳米二氧化硅和碳酸钙混合物，高速乳化1~2 min，经过30 min的超声处理，使其反应充分进行，制得胶黏剂样品。
2.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的a步骤中的钛酸酯偶联剂为钛酸四异丙基酯，钛酸四正丁基酯与钛酸四叔丁基酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的b步骤中的硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的c步骤中的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅粒径不超过500 nm。
5.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的c步骤中的纳米碳酸钙和纳米二氧化硅质量比为0.5~2。
6.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的c步骤中，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅总质量为4~6 g。
7.根据权利要求1所述的一种环保型芦苇板，其特征在于，所述的d步骤中，大豆分离蛋白和玉米淀粉混合物质量比为0.5~2。
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