CN110271061B - 一种纳米离子液改性的胶合板 - Google Patents

一种纳米离子液改性的胶合板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米离子液改性的胶合板，涉及环保技术领域，包括以下步骤制成：（1）纳米离子液制备；（2）桉木板热蒸处理；（3）纳米离子液改性桉木板；（4）桉木板表面施胶；（5）三合胶合板热压成型，本发明制备的胶合板具有良好的胶合强度和阻燃性能。

Description

一种纳米离子液改性的胶合板
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种纳米离子液改性的胶合板。
背景技术
木材是传统的家具材料，这与它优美细腻的纹理、温暖的手感和便于加工的优点不无关系。适合制作家具的木材，主要为两大类，软木与硬木。软木易加工，质轻色浅，价格便宜；硬木不易加工，质重但持久耐用，木质的颜色、纹理、图案引人注目。
除了天然木板外，各种各样的人造板也广泛地应用于家具的制作中。
(1)胶合板。将木材切成板条、涂胶，施加很大压力，就制成胶合板。由于涂胶的各层薄片木皮交叉设置，就保证了强度和稳定。
(2)细木工板。将木材切割成板条、表面铺以薄片、涂胶加压就制成细木工板。细木工板结实、耐用、稳定、加工容易。
(3)硬质纤维板。将木材破碎成纤维，使用化学物品，在热压下制成硬质纤维板。由于没有木纹问题，加工相当容易，且结实、稳定、耐用，涂漆性能好。
(4)竹藤竹料。采用编结、绑扎等工艺制作。具有质轻透气的特点。但不太适合干燥地区的使用。
(5)金属材料。此类材料中以不同直径的钢管材应用最多，在家具中主要用于支撑系统部件，且多与其他材料结合。
(6)塑料。采用冲压、注塑的工艺直接成型制作家具。还可与其他材料结合，用于贴面装饰、软质家具填充等。
其中，胶合板的应用非常广泛，桉木作为板材在胶合板的应用上极为广泛，然而，桉木板制备的胶合板易出现脱胶的现象，导致胶合板使用寿命大幅度降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种纳米离子液改性的胶合板。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米离子液改性的胶合板，包括以下步骤制成：
（1）纳米离子液制备：将纳米硅藻土与纳米石墨烯均匀混合，得到复合纳米粒子，向反应釜中添加去离子水与丙三醇混合液，然后再将上述复合纳米粒子按40-45g：400mL的比例均匀分散到去离子水与丙三醇混合液中，水浴加热至80-85℃，保温35-38min，然后调节温度至40℃，以1500r/min转速搅拌2小时，得到纳米粒子分散液，向纳米粒子分散液中依次添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂，混合均匀后反应15-16小时，反应结束后进行过滤，得到的复合反应纳米粒子产物，依次采用无水乙醇和去离子水清洗，真空干燥至恒重，然后再将复合反应纳米粒子产物均匀分散到乙醇溶液中，超声分散，即得纳米粒子液；
（2）桉木板热蒸处理：将桉木板在热蒸汽中进行熏蒸处理，热蒸汽温度为100℃，熏蒸时间为20-25min，然后取出，自然晾干；
（3）纳米离子液改性桉木板：将上述处理后的桉木板放入纳米离子液中真空浸渍处理，同时，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，处理时间为3-4小时，然后取出，采用清水清洗干净后，自然晾干；
（4）桉木板表面施胶：向上述处理后的桉木板表面进行施胶，施胶量为380-460g/m²；
（5）三合胶合板热压成型：以三块单板为一个单位贴合制成三合板，然后进行热压成型，即得。
进一步的，所述复合纳米粒子中纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯混合质量比为8:1。
进一步的，所述去离子水与丙三醇混合液中去离子水与丙三醇体积比为3：1。
进一步的，所述异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂与纳米粒子分散液比依次为6-8g:2-4g:0.12-0.15g:300mL。
进一步的，所述引发剂为过氧化二叔丁基。
进一步的，所述真空干燥温度为55℃。
进一步的，所述复合反应纳米粒子产物与乙醇溶液混合比例为40g：380ML。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为52.5%。
进一步的，所述真空浸渍工艺参数为：真空度为0.06Pa，温度为76℃。
进一步的，所述胶合板加工时，热压温度为162℃，热压压力为1.2MPa，热压时间为60s/mm。
有益效果：本发明通过制备纳米粒子液，以纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯粒子按一定质量比例混合得到的复合纳米粒子，通过在得到纳米粒子分散液中添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体进行引发聚合作用的二次改性，最后配制成纳米粒子液，以此制备的纳米粒子液对桉木板进行真空浸渍处理，并且，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，通过三乙醇铵钠在水中电离后得到带负电荷的活性作用的成分的作用下，液态分子进入桉木板的无定形区域，发生润胀，微观组织更加松散，宏观表现为结晶度降低，更容易发生应力松弛，溶胀细胞壁的同时，不稳定的氢键发生断裂后重联，纤维丝发生一定程度的取向，纤维排列更为有序，弹性模量骤增，抗外界破坏能力增强，同时复合纳米粒子产物能够紧密的对桉木板组织缝隙中进行插层，提高了胶合板的阻燃性能，并且极大的提高了桉木板表面的纤维素、半纤维素和木质素的活性，从而使得处理后的桉木板能够与胶黏剂发生化学反应，形成强烈的胶合作用。
具体实施方式
实施例1
一种纳米离子液改性的胶合板，包括以下步骤制成：
（1）纳米离子液制备：将纳米硅藻土与纳米石墨烯均匀混合，得到复合纳米粒子，向反应釜中添加去离子水与丙三醇混合液，然后再将上述复合纳米粒子按40g：400mL的比例均匀分散到去离子水与丙三醇混合液中，水浴加热至80℃，保温35min，然后调节温度至40℃，以1500r/min转速搅拌2小时，得到纳米粒子分散液，向纳米粒子分散液中依次添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂，混合均匀后反应15小时，反应结束后进行过滤，得到的复合反应纳米粒子产物，依次采用无水乙醇和去离子水清洗，真空干燥至恒重，然后再将复合反应纳米粒子产物均匀分散到乙醇溶液中，超声分散，即得纳米粒子液；
（2）桉木板热蒸处理：将桉木板在热蒸汽中进行熏蒸处理，热蒸汽温度为100℃，熏蒸时间为20min，然后取出，自然晾干；
（3）纳米离子液改性桉木板：将上述处理后的桉木板放入纳米离子液中真空浸渍处理，同时，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，处理时间为3小时，然后取出，采用清水清洗干净后，自然晾干；
（4）桉木板表面施胶：向上述处理后的桉木板表面进行施胶，施胶量为380g/m²；
（5）三合胶合板热压成型：以三块单板为一个单位贴合制成三合板，然后进行热压成型，即得。
进一步的，所述复合纳米粒子中纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯混合质量比为8:1。
进一步的，所述去离子水与丙三醇混合液中去离子水与丙三醇体积比为3：1。
进一步的，所述异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂与纳米粒子分散液比依次为6g:2g:0.12g:300mL。
进一步的，所述引发剂为过氧化二叔丁基。
进一步的，所述真空干燥温度为55℃。
进一步的，所述复合反应纳米粒子产物与乙醇溶液混合比例为40g：380ML。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为52.5%。
进一步的，所述真空浸渍工艺参数为：真空度为0.06Pa，温度为76℃。
进一步的，所述胶合板加工时，热压温度为162℃，热压压力为1.2MPa，热压时间为60s/mm。
实施例2
一种纳米离子液改性的胶合板，包括以下步骤制成：
（1）纳米离子液制备：将纳米硅藻土与纳米石墨烯均匀混合，得到复合纳米粒子，向反应釜中添加去离子水与丙三醇混合液，然后再将上述复合纳米粒子按45g：400mL的比例均匀分散到去离子水与丙三醇混合液中，水浴加热至85℃，保温38min，然后调节温度至40℃，以1500r/min转速搅拌2小时，得到纳米粒子分散液，向纳米粒子分散液中依次添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂，混合均匀后反应16小时，反应结束后进行过滤，得到的复合反应纳米粒子产物，依次采用无水乙醇和去离子水清洗，真空干燥至恒重，然后再将复合反应纳米粒子产物均匀分散到乙醇溶液中，超声分散，即得纳米粒子液；
（2）桉木板热蒸处理：将桉木板在热蒸汽中进行熏蒸处理，热蒸汽温度为100℃，熏蒸时间为25min，然后取出，自然晾干；
（3）纳米离子液改性桉木板：将上述处理后的桉木板放入纳米离子液中真空浸渍处理，同时，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，处理时间为4小时，然后取出，采用清水清洗干净后，自然晾干；
（4）桉木板表面施胶：向上述处理后的桉木板表面进行施胶，施胶量为460g/m²；
（5）三合胶合板热压成型：以三块单板为一个单位贴合制成三合板，然后进行热压成型，即得。
进一步的，所述复合纳米粒子中纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯混合质量比为8:1。
进一步的，所述去离子水与丙三醇混合液中去离子水与丙三醇体积比为3：1。
进一步的，所述异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂与纳米粒子分散液比依次为8g: 4g: 0.15g:300mL。
进一步的，所述引发剂为过氧化二叔丁基。
进一步的，所述真空干燥温度为55℃。
进一步的，所述复合反应纳米粒子产物与乙醇溶液混合比例为40g：380ML。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为52.5%。
进一步的，所述真空浸渍工艺参数为：真空度为0.06Pa，温度为76℃。
进一步的，所述胶合板加工时，热压温度为162℃，热压压力为1.2MPa，热压时间为60s/mm。
实施例3
一种纳米离子液改性的胶合板，包括以下步骤制成：
（1）纳米离子液制备：将纳米硅藻土与纳米石墨烯均匀混合，得到复合纳米粒子，向反应釜中添加去离子水与丙三醇混合液，然后再将上述复合纳米粒子按42g：400mL的比例均匀分散到去离子水与丙三醇混合液中，水浴加热至82℃，保温36min，然后调节温度至40℃，以1500r/min转速搅拌2小时，得到纳米粒子分散液，向纳米粒子分散液中依次添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂，混合均匀后反应15.5小时，反应结束后进行过滤，得到的复合反应纳米粒子产物，依次采用无水乙醇和去离子水清洗，真空干燥至恒重，然后再将复合反应纳米粒子产物均匀分散到乙醇溶液中，超声分散，即得纳米粒子液；
（2）桉木板热蒸处理：将桉木板在热蒸汽中进行熏蒸处理，热蒸汽温度为100℃，熏蒸时间为22min，然后取出，自然晾干；
（3）纳米离子液改性桉木板：将上述处理后的桉木板放入纳米离子液中真空浸渍处理，同时，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，处理时间为3.5小时，然后取出，采用清水清洗干净后，自然晾干；
（4）桉木板表面施胶：向上述处理后的桉木板表面进行施胶，施胶量为420g/m²；
（5）三合胶合板热压成型：以三块单板为一个单位贴合制成三合板，然后进行热压成型，即得。
进一步的，所述复合纳米粒子中纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯混合质量比为8:1。
进一步的，所述去离子水与丙三醇混合液中去离子水与丙三醇体积比为3：1。
进一步的，所述异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂与纳米粒子分散液比依次为7g:2.5g:0.14g:300mL。
进一步的，所述引发剂为过氧化二叔丁基。
进一步的，所述真空干燥温度为55℃。
进一步的，所述复合反应纳米粒子产物与乙醇溶液混合比例为40g：380ML。
进一步的，所述乙醇溶液质量分数为52.5%。
进一步的，所述真空浸渍工艺参数为：真空度为0.06Pa，温度为76℃。
进一步的，所述胶合板加工时，热压温度为162℃，热压压力为1.2MPa，热压时间为60s/mm。
胶合强度的测试：胶黏剂采用胶合板热压用无醛胶粘剂（黑龙江佰嘉生物质材料有限公司）；
按照国标GB/T 9846.3 200中关于Ⅱ类胶合板湿剪切强度测量的规定，测试前将待测试件在60±5℃的水中浸泡2小时，检查所有试件剥离情况，待试件降温至25±5℃，使用万能力学试验机以10mm/min的速率对试件进行拉伸，测试其剪切强度；
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
对比例1与实施例1区别仅在于将纳米离子液替换为质量分数为52.5%的乙醇溶液；
对比例2与实施例1区别仅在于真空浸渍时不添加三乙醇铵钠；
由表1可以看出，本发明制备的胶合板具有优异的胶合强度。
对实施例胶合板进行阻燃性能检测（THR600≤15MJ）：
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE004
由表2可以看出，本发明制备的胶合板具有良好的阻燃性能。

Claims (10)

1.一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，包括以下步骤制成：
（1）纳米离子液制备：将纳米硅藻土与纳米石墨烯均匀混合，得到复合纳米粒子，向反应釜中添加去离子水与丙三醇混合液，然后再将上述复合纳米粒子按40-45g：400mL的比例均匀分散到去离子水与丙三醇混合液中，水浴加热至80-85℃，保温35-38min，然后调节温度至40℃，以1500r/min转速搅拌2小时，得到纳米粒子分散液，向纳米粒子分散液中依次添加异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂，混合均匀后反应15-16小时，反应结束后进行过滤，得到的复合反应纳米粒子产物，依次采用无水乙醇和去离子水清洗，真空干燥至恒重，然后再将复合反应纳米粒子产物均匀分散到乙醇溶液中，超声分散，即得纳米粒子液；
（2）桉木板热蒸处理：将桉木板在热蒸汽中进行熏蒸处理，热蒸汽温度为100℃，熏蒸时间为20-25min，然后取出，自然晾干；
（3）纳米离子液改性桉木板：将上述处理后的桉木板放入纳米离子液中真空浸渍处理，同时，每500g桉木板放入0.5g的三乙醇铵钠，处理时间为3-4小时，然后取出，采用清水清洗干净后，自然晾干；
（4）桉木板表面施胶：向上述处理后的桉木板表面进行施胶，施胶量为380-460g/m²；
（5）三合胶合板热压成型：以三块单板为一个单位贴合制成三合板，然后进行热压成型，即得。
2.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述复合纳米粒子中纳米硅藻土粒子与纳米石墨烯混合质量比为8:1。
3.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述去离子水与丙三醇混合液中去离子水与丙三醇体积比为3：1。
4.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述异戊二烯单体、甲基丙烯腈单体、引发剂与纳米粒子分散液比依次为6-8g:2-4g:0.12-0.15g:300mL。
5.如权利要求1或4所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述引发剂为过氧化二叔丁基。
6.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述真空干燥温度为55℃。
7.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述复合反应纳米粒子产物与乙醇溶液混合比例为40g：380ML。
8.如权利要求1或 7所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述乙醇溶液质量分数为52.5%。
9.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述真空浸渍工艺参数为：真空度为0.06Pa，温度为76℃。
10.如权利要求1所述的一种纳米离子液改性的胶合板，其特征在于，所述胶合板加工时，热压温度为162℃，热压压力为1.2MPa，热压时间为60s/mm。
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