CN109233092A - 一种耐水高强度胶合板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水高强度胶合板，涉及新材料技术领域，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板；本发明制备的胶合板不仅具有良好的强度，同时还具有良好的耐水性能，胶合板在载荷能力、抗变形、耐热性等方面均优于传统工艺生产的胶合板，有效的提升了胶合板的经济价值。

Description

一种耐水高强度胶合板
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种耐水高强度胶合板。
背景技术
胶合板是人造板中的一个重要板种，由于胶合板有变形小、幅面大、施工不便、不易翘曲、横纹抗拉强度大等特点，在家具、车厢、造船、军工、包装及其他工业部门获得广泛应用。
以木塑复合材料制成单板，然后再用胶黏剂胶合形成多层的板状材料的胶合板，能够极大的节约木材资源，然而现有技术制备的木塑复合材料单板综合性能一般，导致制成的胶合板综合性能一般，无法满足市场的需求。
现有的胶合板用胶黏剂耐水性一般，胶合强度一般，导致其制成的胶合板应用环境极大的受限。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐水高强度胶合板。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐水高强度胶合板，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板。
进一步的，所述木塑复合单板按重量份计由以下成分制成：按重量份计由以下成分制成：等规立构聚丙烯树脂80-86份、改性高粱秸秆粉25-28份、纳米凹凸棒土6-10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8-15份、碳酸钙9-12份、环氧脂肪酸丁酯1.5-1.7份、十二烷基苯磺酸钠1.6-1.9、光稳定剂0.12-0.14份。
进一步的，所述改性高粱秸秆粉制备方法为：
向反应釜中加入高粱秸秆粉，然后加入去离子水和马来酸酐，以350r/min转速搅拌，加热至65℃，保温30min，然后再添加聚醚胺，通入氮气，排除反应釜内空气，再抽真空至0.001MPa，然后再加入引发剂过硫酸钾，继续加热至88℃，以1500r/min转速搅拌55min，再匀速滴加不饱和羧酸类化合物，反应4小时，然后进行过滤，采用去离子水清洗至中性，真空干燥至恒重，即得；
所述去离子水添加量为高粱秸秆粉质量的8倍；
所述马来酸酐添加量为去离子水质量的10%；
所述聚醚胺添加量为高粱秸秆粉质量的6.8%；
所述引发剂添加量为聚醚胺质量的1.5%；
所述不饱和羧酸类化合物添加量为聚醚胺质量的50%。
进一步的，所述不饱和羧酸类化合物为甲基丙烯酸。
进一步的，所述增塑剂为。
进一步的，所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
进一步的，所述改性淀粉胶黏剂制备方法为：
（1）将重量份为90-95份的淀粉和160-180份0.32mol/L的氯化铵溶液混合，以1800r/min转速搅拌40min，然后再添加氯化铵溶液质量0.012%的氯化钇，加热至80℃，继续搅拌2小时，得到淀粉浆液；
（2）采用稀盐酸溶液调节淀粉浆液的pH至4.5，调节温度至60℃，按无机盐与淀粉1:55-60的质量比添加硝酸锌，以2000r/min转速搅拌40min，然后再添加淀粉质量20%的聚乙烯醇，继续搅拌40min，再按羧甲基纤维素钠与淀粉1:30-35质量比例添加羧甲基纤维素钠，以3000r/min转速搅拌1小时，得到淀粉黏液；
（3）将步骤（2）得到的淀粉黏液添加到反应釜中，然后再添加淀粉黏液质量10-12%的瓜尔豆胶和5%的埃洛石纳米管，搅拌均匀后，再向反应釜中通入氦气，排除反应釜内空气，抽至0.035MPa真空，然后向反应釜中添加瓜尔豆胶质量0.25%的交联剂二甲胺基丙胺和0.012%的二聚酸，在90℃下，以2500r/min转速搅拌3小时，然后自然冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（1）所述淀粉为大豆淀粉与莲子淀粉按20:1质量比例混合而成。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明制备的胶合板不仅具有良好的强度，同时还具有良好的耐水性能，胶合板在载荷能力、抗变形、耐热性等方面均优于传统工艺生产的胶合板，有效的提升了胶合板的经济价值；本发明中制备的木塑复合单板具有良好的弯曲强度、冲击强度和较低的吸水率；本发明根据现有技术的缺陷，通过对高粱秸秆粉进行改性处理，可有效改善高粱秸秆粉的表面活性，提升了相容性、分散性，同时协同添加纳米凹凸棒土的作用，进一步增强了其在聚丙烯结晶过程中的异相成核作用，提高了结晶速率和结晶度，增强了木塑复合单板的力学特性。同时，选用纳米凹凸棒土来协同改性高粱秸秆粉，二者结构单元间以氢键和范德华力等次价键的形式结合，容易实现结构单元的解离和分散，不容易团聚；从而使得纳米凹凸棒土与改性高粱秸秆粉能够更好地分散在塑料基体中，增强了木塑复合单板的拉伸强度，弯曲强度和抗冲击强度，同时大幅减少了蠕变的发生，提高使用安全性；本发明制备的胶合板用胶黏剂不仅具有良好的胶合强度，同时还具有良好的耐水性；本发明采用的改性淀粉胶黏剂，对淀粉进行改性处理，能够有效的提高胶黏剂在木材表面上的延展性，并且能够显著提高胶合强度，同时通过添加一定量的氯化钇和羧甲基纤维素钠的作用，能够使得胶黏剂对无机氧化物、纤维素等物质具有良好的粘结性，尤其是对木材表面的粘结性更好，同时，通过对淀粉的改性处理，能够有效的降低胶黏剂的亲水性，减少亲水基团，将憎水基团露出，提高耐水性，通过添加一定量的埃洛石纳米管，能够一定程度上提高胶黏剂的增和性能，促进胶黏剂固化和提高固化后胶黏剂的网络结构性能，并且，能够有效的提高胶黏剂的耐老化性能，从而提高了胶合板的综合性能，进而提高了胶合板的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种耐水高强度胶合板，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板。
进一步的，所述木塑复合单板按重量份计由以下成分制成：按重量份计由以下成分制成：等规立构聚丙烯树脂80份、改性高粱秸秆粉25份、纳米凹凸棒土6份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8份、碳酸钙9份、环氧脂肪酸丁酯1.5份、十二烷基苯磺酸钠1.6、光稳定剂0.12份。
进一步的，所述改性高粱秸秆粉制备方法为：
向反应釜中加入高粱秸秆粉，然后加入去离子水和马来酸酐，以350r/min转速搅拌，加热至65℃，保温30min，然后再添加聚醚胺，通入氮气，排除反应釜内空气，再抽真空至0.001MPa，然后再加入引发剂过硫酸钾，继续加热至88℃，以1500r/min转速搅拌55min，再匀速滴加不饱和羧酸类化合物，反应4小时，然后进行过滤，采用去离子水清洗至中性，真空干燥至恒重，即得；
所述去离子水添加量为高粱秸秆粉质量的8倍；
所述马来酸酐添加量为去离子水质量的10%；
所述聚醚胺添加量为高粱秸秆粉质量的6.8%；
所述引发剂添加量为聚醚胺质量的1.5%；
所述不饱和羧酸类化合物添加量为聚醚胺质量的50%。
进一步的，所述不饱和羧酸类化合物为甲基丙烯酸。
进一步的，所述增塑剂为。
进一步的，所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
进一步的，所述改性淀粉胶黏剂制备方法为：
（1）将重量份为90份的淀粉和160份0.32mol/L的氯化铵溶液混合，以1800r/min转速搅拌40min，然后再添加氯化铵溶液质量0.012%的氯化钇，加热至80℃，继续搅拌2小时，得到淀粉浆液；
（2）采用稀盐酸溶液调节淀粉浆液的pH至4.5，调节温度至60℃，按无机盐与淀粉1:55的质量比添加硝酸锌，以2000r/min转速搅拌40min，然后再添加淀粉质量20%的聚乙烯醇，继续搅拌40min，再按羧甲基纤维素钠与淀粉1:30质量比例添加羧甲基纤维素钠，以3000r/min转速搅拌1小时，得到淀粉黏液；
（3）将步骤（2）得到的淀粉黏液添加到反应釜中，然后再添加淀粉黏液质量10%的瓜尔豆胶和5%的埃洛石纳米管，搅拌均匀后，再向反应釜中通入氦气，排除反应釜内空气，抽至0.035MPa真空，然后向反应釜中添加瓜尔豆胶质量0.25%的交联剂二甲胺基丙胺和0.012%的二聚酸，在90℃下，以2500r/min转速搅拌3小时，然后自然冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（1）所述淀粉为大豆淀粉与莲子淀粉按20:1质量比例混合而成。
实施例2
一种耐水高强度胶合板，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板。
进一步的，所述木塑复合单板按重量份计由以下成分制成：按重量份计由以下成分制成：等规立构聚丙烯树脂86份、改性高粱秸秆粉28份、纳米凹凸棒土10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15份、碳酸钙12份、环氧脂肪酸丁酯1.7份、十二烷基苯磺酸钠1.9、光稳定剂0.14份。
进一步的，所述改性高粱秸秆粉制备方法为：
向反应釜中加入高粱秸秆粉，然后加入去离子水和马来酸酐，以350r/min转速搅拌，加热至65℃，保温30min，然后再添加聚醚胺，通入氮气，排除反应釜内空气，再抽真空至0.001MPa，然后再加入引发剂过硫酸钾，继续加热至88℃，以1500r/min转速搅拌55min，再匀速滴加不饱和羧酸类化合物，反应4小时，然后进行过滤，采用去离子水清洗至中性，真空干燥至恒重，即得；
所述去离子水添加量为高粱秸秆粉质量的8倍；
所述马来酸酐添加量为去离子水质量的10%；
所述聚醚胺添加量为高粱秸秆粉质量的6.8%；
所述引发剂添加量为聚醚胺质量的1.5%；
所述不饱和羧酸类化合物添加量为聚醚胺质量的50%。
进一步的，所述不饱和羧酸类化合物为甲基丙烯酸。
进一步的，所述增塑剂为。
进一步的，所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
进一步的，所述改性淀粉胶黏剂制备方法为：
（1）将重量份为95份的淀粉和180份0.32mol/L的氯化铵溶液混合，以1800r/min转速搅拌40min，然后再添加氯化铵溶液质量0.012%的氯化钇，加热至80℃，继续搅拌2小时，得到淀粉浆液；
（2）采用稀盐酸溶液调节淀粉浆液的pH至4.5，调节温度至60℃，按无机盐与淀粉1: 60的质量比添加硝酸锌，以2000r/min转速搅拌40min，然后再添加淀粉质量20%的聚乙烯醇，继续搅拌40min，再按羧甲基纤维素钠与淀粉1: 35质量比例添加羧甲基纤维素钠，以3000r/min转速搅拌1小时，得到淀粉黏液；
（3）将步骤（2）得到的淀粉黏液添加到反应釜中，然后再添加淀粉黏液质量12%的瓜尔豆胶和5%的埃洛石纳米管，搅拌均匀后，再向反应釜中通入氦气，排除反应釜内空气，抽至0.035MPa真空，然后向反应釜中添加瓜尔豆胶质量0.25%的交联剂二甲胺基丙胺和0.012%的二聚酸，在90℃下，以2500r/min转速搅拌3小时，然后自然冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（1）所述淀粉为大豆淀粉与莲子淀粉按20:1质量比例混合而成。
实施例3
一种耐水高强度胶合板，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板。
进一步的，所述木塑复合单板按重量份计由以下成分制成：按重量份计由以下成分制成：等规立构聚丙烯树脂82份、改性高粱秸秆粉27份、纳米凹凸棒土8份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12份、碳酸钙10份、环氧脂肪酸丁酯1.6份、十二烷基苯磺酸钠1.8、光稳定剂0.13份。
进一步的，所述改性高粱秸秆粉制备方法为：
向反应釜中加入高粱秸秆粉，然后加入去离子水和马来酸酐，以350r/min转速搅拌，加热至65℃，保温30min，然后再添加聚醚胺，通入氮气，排除反应釜内空气，再抽真空至0.001MPa，然后再加入引发剂过硫酸钾，继续加热至88℃，以1500r/min转速搅拌55min，再匀速滴加不饱和羧酸类化合物，反应4小时，然后进行过滤，采用去离子水清洗至中性，真空干燥至恒重，即得；
所述去离子水添加量为高粱秸秆粉质量的8倍；
所述马来酸酐添加量为去离子水质量的10%；
所述聚醚胺添加量为高粱秸秆粉质量的6.8%；
所述引发剂添加量为聚醚胺质量的1.5%；
所述不饱和羧酸类化合物添加量为聚醚胺质量的50%。
进一步的，所述不饱和羧酸类化合物为甲基丙烯酸。
进一步的，所述增塑剂为。
进一步的，所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
进一步的，所述改性淀粉胶黏剂制备方法为：
（1）将重量份为92份的淀粉和168份0.32mol/L的氯化铵溶液混合，以1800r/min转速搅拌40min，然后再添加氯化铵溶液质量0.012%的氯化钇，加热至80℃，继续搅拌2小时，得到淀粉浆液；
（2）采用稀盐酸溶液调节淀粉浆液的pH至4.5，调节温度至60℃，按无机盐与淀粉1:58的质量比添加硝酸锌，以2000r/min转速搅拌40min，然后再添加淀粉质量20%的聚乙烯醇，继续搅拌40min，再按羧甲基纤维素钠与淀粉1:32质量比例添加羧甲基纤维素钠，以3000r/min转速搅拌1小时，得到淀粉黏液；
（3）将步骤（2）得到的淀粉黏液添加到反应釜中，然后再添加淀粉黏液质量11%的瓜尔豆胶和5%的埃洛石纳米管，搅拌均匀后，再向反应釜中通入氦气，排除反应釜内空气，抽至0.035MPa真空，然后向反应釜中添加瓜尔豆胶质量0.25%的交联剂二甲胺基丙胺和0.012%的二聚酸，在90℃下，以2500r/min转速搅拌3小时，然后自然冷却至室温，即得。
进一步的，步骤（1）所述淀粉为大豆淀粉与莲子淀粉按20:1质量比例混合而成。
对比例1：与实施例1区别仅在于将改性高粱秸秆粉替换为未改性的高粱秸秆粉。
对比例2：与实施例1区别仅在于将改性高粱秸秆粉替换为改性玉米秸秆粉，改性方法不变。
对比例3：与实施例1区别仅在于将实施例1中的改性高粱秸秆粉替换为申请号：201610468947.4木粉改性方法对高粱秸秆粉进行改性得到改性高粱秸秆粉。
对比例4：与实施例1区别仅在于将莲子淀粉替换为玉米淀粉。
对比例5：与实施例1区别仅在于步骤（1）中不添加氯化钇。
对比例6：与实施例1区别仅在于步骤（2）中不添加羧甲基纤维素钠。
对比例7：与实施例1区别仅在于步骤（3）中不添加埃洛石纳米管。
对比例8：与实施例1区别仅在于步骤（3）中不添加助剂二聚酸。
对照组：申请号为CN201510332748.6的胶黏剂。
试验
对实施例与对比例制备的相同规格的木塑复合单板进行性能检测：
表1
注：上表1中所述的弯曲强度按照GB/T9341-2008测试三点弯曲强度，其中跨距为62cm，加载速率为12mm/min；冲击强度按照GB/T1043-2008测试缺口冲击强度；吸水率参照GB/T1034-2008进行测试，其中吸水时长设为1300h；
由表1可以看出，本发明中制备的木塑复合单板具有良好的弯曲强度、冲击强度和较低的吸水率。
胶合板制备
按照 GB/T 9846.7—2004标准制作试件，试件规格350 mm×350 mm×10mm，以实施例木塑复合单板为试样，涂刷对比例4-8中的胶黏剂以及对照组胶黏剂，施胶量365g/m²，采用热压成型工艺制成三合板，压力1.35MPa，室温下保压11.5h后卸板，得到胶合板试样；
性能测试与表征
耐水性能测试根据国标 GB/T 17657-1999对上述制成的胶合板进行胶合强度检测，记录，然后将试样浸置于( 65±3)℃的温水中，浸泡5小时，再次检测，此时胶合板胶合强度；
表2
由表2可以看出，本发明中制备的改性淀粉胶黏剂不仅具有良好的胶合强度，同时还具有良好的耐水性。

Claims (8)

1.一种耐水高强度胶合板，其特征在于，由3块木塑复合单板通过涂刷改性淀粉胶黏剂，再经过热压得到的三合板。
2.根据权利要求1所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述木塑复合单板按重量份计由以下成分制成：按重量份计由以下成分制成：等规立构聚丙烯树脂80-86份、改性高粱秸秆粉25-28份、纳米凹凸棒土6-10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物8-15份、碳酸钙9-12份、环氧脂肪酸丁酯1.5-1.7份、十二烷基苯磺酸钠1.6-1.9、光稳定剂0.12-0.14份。
3.根据权利要求2所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述改性高粱秸秆粉制备方法为：
向反应釜中加入高粱秸秆粉，然后加入去离子水和马来酸酐，以350r/min转速搅拌，加热至65℃，保温30min，然后再添加聚醚胺，通入氮气，排除反应釜内空气，再抽真空至0.001MPa，然后再加入引发剂过硫酸钾，继续加热至88℃，以1500r/min转速搅拌55min，再匀速滴加不饱和羧酸类化合物，反应4小时，然后进行过滤，采用去离子水清洗至中性，真空干燥至恒重，即得；
所述去离子水添加量为高粱秸秆粉质量的8倍；
所述马来酸酐添加量为去离子水质量的10%；
所述聚醚胺添加量为高粱秸秆粉质量的6.8%；
所述引发剂添加量为聚醚胺质量的1.5%；
所述不饱和羧酸类化合物添加量为聚醚胺质量的50%。
4.根据权利要求3所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述不饱和羧酸类化合物为甲基丙烯酸。
5.根据权利要求2所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述增塑剂为。
6.根据权利要求2所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑。
7.根据权利要求1所述的一种耐水高强度胶合板，其特征在于，所述改性淀粉胶黏剂制备方法为：
（1）将重量份为90-95份的淀粉和160-180份0.32mol/L的氯化铵溶液混合，以1800r/min转速搅拌40min，然后再添加氯化铵溶液质量0.012%的氯化钇，加热至80℃，继续搅拌2小时，得到淀粉浆液；
（2）采用稀盐酸溶液调节淀粉浆液的pH至4.5，调节温度至60℃，按无机盐与淀粉1:55-60的质量比添加硝酸锌，以2000r/min转速搅拌40min，然后再添加淀粉质量20%的聚乙烯醇，继续搅拌40min，再按羧甲基纤维素钠与淀粉1:30-35质量比例添加羧甲基纤维素钠，以3000r/min转速搅拌1小时，得到淀粉黏液；
（3）将步骤（2）得到的淀粉黏液添加到反应釜中，然后再添加淀粉黏液质量10-12%的瓜尔豆胶和5%的埃洛石纳米管，搅拌均匀后，再向反应釜中通入氦气，排除反应釜内空气，抽至0.035MPa真空，然后向反应釜中添加瓜尔豆胶质量0.25%的交联剂二甲胺基丙胺和0.012%的二聚酸，在90℃下，以2500r/min转速搅拌3小时，然后自然冷却至室温，即得。
8.根据权利要求1所述的一种胶合板用胶黏剂，其特征在于，步骤（1）所述淀粉为大豆淀粉与莲子淀粉按20:1质量比例混合而成。
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