CN112078217A - 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法 - Google Patents

一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112078217A
CN112078217A CN202010908016.8A CN202010908016A CN112078217A CN 112078217 A CN112078217 A CN 112078217A CN 202010908016 A CN202010908016 A CN 202010908016A CN 112078217 A CN112078217 A CN 112078217A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wood
composite material
thermoplastic resin
veneer
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010908016.8A
Other languages
English (en)
Inventor
唐启恒
郭文静
常亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Institute of Forestry New Technology of Chinese Academy of Forestry
Original Assignee
Research Institute of Forestry New Technology of Chinese Academy of Forestry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Institute of Forestry New Technology of Chinese Academy of Forestry filed Critical Research Institute of Forestry New Technology of Chinese Academy of Forestry
Priority to CN202010908016.8A priority Critical patent/CN112078217A/zh
Publication of CN112078217A publication Critical patent/CN112078217A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
    • B27D1/04—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring to produce plywood or articles made therefrom; Plywood sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D1/00—Joining wood veneer with any material; Forming articles thereby; Preparatory processing of surfaces to be joined, e.g. scoring
    • B27D1/10—Butting blanks of veneer; Joining same along edges; Preparatory processing of edges, e.g. cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/52—Impregnating agents containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B32B37/1207—Heat-activated adhesive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B32B37/1207—Heat-activated adhesive
    • B32B2037/1215—Hot-melt adhesive

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，属于复合材料制造领域及木材加工领域。采用旋切工艺将实木制成单板；将单板放入木质素脱除剂溶液中使单板完全浸没，高温高压加热后，清洗单板，重新加入水和双氧水，煮沸后，清洗单板干燥；将单板浸于含有偶联剂、阻燃剂和防腐剂中的一种或多种的浸渍液中，取出干燥；将单板单向对齐层叠或者纵横交叉层叠，在每层单板之间放置热塑性树脂，或者同时放置热塑性树脂和相容剂；送入冷压机中进行高压预压，再升温，使热塑性树脂熔融，制得多功能高强度木基复合材料。该产品具有极高的静曲强度、弹性模量和表面耐磨性，且产品的厚度膨胀率小、尺寸稳定性好，同时赋予产品优良的防腐性和耐候性。

Description

一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型木基复合材料的制备方法，具体涉及一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，属于复合材料制造领域及木材加工领域。
背景技术
目前，高层建筑、轨道交通、飞机船舶制造等领域大量采用具有高强度的复合材料产品，其中包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。这些产品不仅要求具有极高强度、刚度，而且还必须成本低、环境友好性、可持续利用等性能。虽然碳纤维、玻璃纤维等复合材料具有非常高的力学性能，但是其制造成本非常高、污染大、不可回收，因此研究其替代品成为了热点。
木材是人类使用最古老的材料之一，尤其是速生林，其来源广泛，是人类不可或缺的自然资源，采用木材制备高强度复合材料成为了人们关注的焦点。木塑材料是近年兴起的一类新型环境友好复合材料，是指利用聚乙烯、聚丙烯等热塑性塑料，与木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维(含量为35-70％)经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺生产出的板材或型材。木塑产业是新兴的绿色环保产业，每年为国家节约巨大的木材消耗，在资源日益紧张、国家积极绿色环保低碳的时期，木塑复合材料的开发对材料行业起到巨大的推动作用，然而在应用过程中发现，木塑复合材料自身的交差力学性能仅能支撑该材料传统领域应用，而且材料容易受到环境中化学因素、物理因素等的影响，进一步降低材料的强度，尤其在不良因素的长时间作用下，木塑材料容易产生蠕变，使结构失去稳定。
因此，大力开发高强度、高耐候的新型木基复合材料成为迫切研究的课题。木材是一种多细胞结构材料，内部存在很多孔隙，致密化可大幅度降低木材内部孔隙，从而提高其力学强度。然而，致密化之后，一旦外力撤除，木材就会产生回弹。
发明内容
本发明的目的是提供一种木材增强热塑性树脂基复合材料的制备方法，采用胶黏剂将致密化的木材粘接，防止其回弹可得到高强度木基复合材料。热塑性树脂是一种可循环利用的高分子材料，将其作为胶黏剂加入木材中，通过高压使得树脂贯穿整个木材单板，然后将树脂和木单板结合制备高强度复合材料恰好能够满足高性能、低成本、可循环利用的特点，有望替代当前常用复合材料，并获得商业利益。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)单板旋切：采用旋切工艺将实木制成单板，单板厚度为50μm～3.0mm；
(2)部分脱除木质素：将单板放置于反应釜中，加入木质素脱除剂溶液使单板完全浸没，高温高压加热后，清洗单板，重新加入水使单板完全浸没，再加入双氧水，煮沸后，清洗单板干燥备用；
(3)单板功能化处理：将脱除木质素单板浸于含有偶联剂、阻燃剂和防腐剂中的一种或多种的浸渍液中，浸渍后取出干燥；
(4)功能化单板组坯：将处理好的功能化单板单向对齐层叠或者纵横交叉层叠，在每层单板之间(单板的层与层之间)放置热塑性树脂，或者同时放置热塑性树脂和相容剂；
(5)多功能木基复合材料热压成型：将配置好的板坯送入冷压机中进行高压预压，再将压机中预压好的板坯升温，使热塑性树脂熔融，然后热压板降温至室温卸板，制得多功能高强度木基复合材料。
步骤(2)中，所述的部分脱除木质素是采用脱除剂处理以后的木单板，其剩余木质素质量占原始单板木质素总质量的30％以上，优选为30％-99％。
所述的木质素脱除剂溶液为氢氧化钠+亚硫酸钠混合溶液、次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、或者亚硫酸钠+氢氧化钠+蒽醌的甲醇水溶液，在水或水和甲醇溶剂中加入木质素脱除剂，得到木质素脱除剂溶液。
其中，氢氧化钠+亚硫酸钠混合溶液中，亚硫酸钠的浓度为0.5-2.0mol/L，氢氧化钠浓度为0.10-0.35mol/L；次氯酸钠溶液中，次氯酸钠的质量浓度为1％-10％；亚氯酸钠溶液中，亚氯酸钠的质量浓度为1％-10％；亚硫酸钠+氢氧化钠+蒽醌的甲醇水溶液中，亚硫酸钠的质量浓度为15％-40％，氢氧化钠质量浓度为4％-20％，蒽醌质量浓度为0.1-10％，甲醇占溶剂总体积的5％-30％。溶质与溶剂的质量比为65％-80％。
优选的，在多组分的木质素脱除剂(指溶质部分)中，亚硫酸钠、次氯酸钠是主要成分，占据脱除剂总质量的50％以上，氢氧化钠、蒽醌等作为次要组分。
部分脱除木质素时，所述的高温高压的温度为70-200℃，压力为0.1MPa-10MPa，高温高压加热时间为5-60min；在溶液中，双氧水的质量分数为5-40％，煮沸时间为10-30min。
步骤(3)中，所述的偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH570偶联剂和KH792偶联剂中的一种；所述阻燃剂为磷、氮、硅和硼类阻燃剂中至少一种；所述防腐剂为铜唑防腐剂。
在浸渍溶液中，偶联剂的质量浓度为1-8％，阻燃剂的质量浓度为5-20％，防腐剂的质量浓度为5-20％。浸渍时间为5min～2h，取出干燥至含水率为5-14％(质量％)，冷却出窑后整理备用。
单板功能化处理过程中，干燥温度为20℃～120℃，干燥时间为4～24h。
步骤(4)中，所述热塑性树脂是聚丙烯、聚乙烯和聚氨酯中的一种。所述相容剂为PP-g-ST、PPg-MAH和PEg-MAH中的一种。树脂质量为复合材料总质量的10-40％，相容剂的质量为复合材料总质量的1-10％。
步骤(5)中，配置好的板坯送入冷压机中进行高压预压后，热塑性树脂贯穿整个木材单板，且复合材料的密度为0.8-1.5g/cm3。
再将压机中预压好的板坯升温，使热塑性树脂熔融，热压时间为0.8～1.5min/mm，此过程热压的压力与预压的压力相同；将板坯升温使热塑性树脂熔融，采用聚丙烯树脂时，升温加压的温度是150-200℃；采用聚乙烯树脂时，升温加压的温度是100-170℃；采用聚氨酯树脂时，升温加压的温度是100-220℃。
本发明的多功能高强度木基复合材料的制备方法，包括如下工艺步骤：(1)单板旋切，(2)部分脱除木质素，(3)单板功能化处理，(4)功能化单板组坯，(5)多功能木基复合材料热压成型等步骤，利用木材作为增强体，制备新型木材增强热塑性树脂复合材料。首先将旋切的木材进行脱木质素处理，提高木材孔隙率和柔软度，然后将功能剂渗透入木材单板中。采用热塑性树脂作为胶黏剂放置于单板层间，通过高温高压处理，使得热塑性树脂渗透入木材细胞中，促使热塑性树脂贯穿整个单板。通过高压密实，降低单板孔隙率，同时还可以将高压密实的单板粘接从而制备多功能高强度复合材料。该产品具有极高的静曲强度、弹性模量和表面耐磨性，且产品的厚度膨胀率小、尺寸稳定性好，同时赋予产品优良的防腐性和耐候性。
本发明的有益效果：
(1)本发明是一种采用自上而下方法制备高强度多功能新型木基复合材料，设计合理，制备方便，易于规模化、产业化，材料力学强度高、稳定性好、不易断裂和变形。原材料主要是木材和热塑性树脂，木材来源广泛、可降解、可再生，热塑性树脂可循环利用，两者复合而成材料具有可持续发展优势。
(2)木材是一种多细胞结构材料，内部存在很多孔隙，致密化可大幅度降低木材内部孔隙，从而提高其力学强度。本发明将热塑性树脂作为胶黏剂加入木材中，通过高压使得树脂贯穿整个木材单板和将木单板压实，冷却以后，形成木材增强热塑性树脂复合材料，材料内部形成特殊的互穿网络结构，从而得到高强度复合材料。
(3)本发明使用脱除木质素溶液去除木材中的木质素，大大增加木材内部孔隙，提高了木材的容纳能力，便于赋予其特殊功能。在多组分的木质素脱除剂中，亚硫酸钠、次氯酸钠是主要成分，占据各个体系当中≥50％，氢氧化钠等作为次要组分，降低了脱除木质素溶液碱性，有利于降低纤维素的降解，纤维素降解程度减小，有利于提高脱除木质素木材热压之后形成更多氢键，促使高强度复合材料力学性能提高，这个是其他技术无法比拟的。
(4)本发明使用的是高压高温方式脱除木质素，有利于碱性溶液快速、均匀渗透入木材中，脱除木质素，不造成木块外层木质素脱除快，而内层木质素脱除慢这样的效果，而其他技术采用的都是高温常压的方法脱除木质素，造成木块中木质素脱除不均匀这个难题，这个也是其他技术无法比拟的。
(5)首次采用木材作为增强体，与热塑性树脂复合制备高强度环保复合材料。与传统的人造板相比，还种板材没有涉及到酚醛树脂，脲醛树脂等等含有甲醛的胶粘剂，突出这种板材的绿色环保特性。进一步，与传统复合材料相比，传统复合材料大都采用玻璃纤维或碳纤维等作为增强体这种好能耗，不可降解的材料。本申请采用的木材是一种天然绿色，具有可降解特性，当复合材料不能使用时，环境污染更小。
附图说明
图1为本发明实施例1中木材增强聚丙烯复合材料的结构示意图。
图2为本发明实施例1中木材增强聚丙烯复合材料侧面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，详细、完整地阐述本发明的原理和具体步骤，但是，所描述的实施例是本发明一部分，而不是实施例的全部。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在实施例指导下，仅仅经过简单重复而没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的木材增强热塑性树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)单板旋切：采用旋切工艺将实木制成单板，单板厚度为50μm～3.0mm。
(2)部分脱除木质素：将单板放置于反应釜中，加入适量水，以水完全浸没单板为准，加入木质素脱除剂，高温高压加热5-60min后完成反应后，清洗单板，重新加入与蒸煮相同质量的水，再加入质量分数为5-20％的双氧水，煮沸10-30min完成反应，清洗单板干燥备用。
所述的脱除木质素是采用脱除剂处理以后的木单板，其剩余木质素质量占原始单板木质素总质量的30％-100％。
所述的木质素脱除剂为氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液或者次氯酸钠或者亚氯酸钠溶液或者亚硫酸钠+氢氧化钠+蒽醌甲醇水溶液，其中亚硫酸钠溶液的浓度为0.5-2.0mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.10-0.35mol/L；次氯酸钠溶液浓度1％-10％质量分数；亚氯酸钠溶液质量分数1％-10％；氢氧化钠、亚硫酸钠和蒽醌的甲醇水溶液中，亚硫酸钠质量分数15％-40％，氢氧化钠质量分数4％-20％，蒽醌质量分数0-10％。
(3)单板功能化处理：将脱除木质素单板浸于含有偶联剂、相容剂、阻燃剂、防腐剂的一种或多种浸渍液中，浸渍5min～2h，取出干燥至含水率为5-14％；干燥温度70℃～105℃，干燥时间4～24h，冷却出窑后整理备用。
所述的偶联剂为KH550偶联剂，KH560偶联剂，KH570偶联剂以及KH792偶联剂中的一种；所述相容剂为PP-g-ST、PPg-MAH以及PEg-MAH中的一种；所述阻燃剂为磷、氮、硅、硼类阻燃剂中至少一种；所述防腐剂为铜唑防腐剂。
(4)功能化单板组坯：将处理好的功能化单向对齐层叠或者纵横交叉层叠，其中在每层单板之间放置热塑性树脂，树脂质量为总质量的10-40％，配置好的板坯送入冷压机中进行高压。
所述热塑性树脂是聚丙烯、聚乙烯或聚氨酯中的一种。所述的高压，是使热塑性树脂贯穿整个木材单板，且复合材料的密度为0.8-1.5g/cm3。
(5)多功能木基复合材料热压成型：将压机中预压好的板坯升温，热压温度要求可以使热塑性树脂可以熔融，热压时间为0.8～1.5min/mm，然后热压板降温至室温卸板，制得多功能高强度木基复合材料。
所述使热塑性树脂可以熔融，是指聚丙烯作为树脂，加压温度是150-200℃、聚乙烯作为树脂，加压温度是100-170℃，聚氨酯作为树脂，加压温度是100-220℃。
实施例1
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液的容器中(其中，亚硫酸钠的浓度为1.0mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L)，溶液体积为500mL，在温度为100℃，压力为0.1MPa下，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入双氧水(双氧水占总溶液质量分数为10％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将干燥木单板放入含有KH550偶联剂的溶液(质量浓度为2％)中2小时，取出，放置于烘箱干燥2小时(烘箱温度120℃)，然后将偶联剂处理的木单板放入含有聚磷酸铵阻燃剂的溶液(质量浓度为10％)中浸渍5min，取出在常温下晾干，至含水率为10％。将木单板沿着相同方向对齐排列，同时在每层单板中间加入聚丙烯树脂，树脂质量为总质量的10％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至180℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3，其结构请参见图1-2，复合材料由部分脱除木质素的杨木的木单板1和聚丙烯树脂层2相互叠加而成。
实施例2
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液的容器中(其中，亚硫酸钠的浓度为1.0mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L)，溶液体积为500mL，在温度为100℃，压力为0.1MPa下，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将木单板沿着相同方向对齐排列，同时在每层单板中间加入聚丙烯树脂，同时将相容剂PPg-MAH均匀放置于树脂中，树脂质量为总质量的15％，相容剂质量为总质量的2％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至180℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
实施例3
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液的容器中(其中，亚硫酸钠的浓度为1.0mol/L，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L)，溶液体积为500mL，在温度为100℃，压力为0.1MPa下，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将干燥木单板放入含有KH550偶联剂的溶液(浓度为5％)中2小时，取出，放置于烘箱干燥2小时(烘箱温度120℃)，然后将偶联剂处理的木单板放入含有聚磷酸铵阻燃剂的溶液(浓度为15％)中浸渍5min，取出晾干，至含水率为5％。将木单板沿着相同方向对齐排列，同时在每层单板中间加入聚乙烯树脂，树脂质量为总质量的10％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至140℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
实施例4
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠、亚硫酸钠和蒽醌混合溶液的容器中(其中，氢氧化钠的质量分数为10％，亚硫酸钠的质量分数为20％，蒽醌的质量分数为10％，溶剂为甲醇和水，甲醇与水的体积比为10:90；溶质与溶剂的质量比为40:60)，溶液体积为500mL，高温高压在温度为150℃，压力为2MPa下，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将木单板沿着相同方向对齐排列，同时在每层单板中间加入聚乙烯树脂，同时将相容剂PEg-MAH均匀放置于树脂中，树脂质量为总质量的10％，相容剂质量为总质量的3％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至180℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
实施例5
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠、亚硫酸钠和蒽醌混合溶液的容器中(其中，氢氧化钠的质量分数为15％，亚硫酸钠的质量分数为20％，蒽醌的质量分数为5％，溶剂为甲醇和水，甲醇与水的体积比为10:90；溶质与溶剂的质量比为40：60)，溶液体积为500mL，在温度为150℃，压力为2MPa下，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将干燥木单板放入含有KH550偶联剂的溶液(浓度为5％)中2小时，取出，放置于烘箱干燥2小时(烘箱温度120℃)，然后将偶联剂处理的木单板放入含有N-P阻燃剂的溶液(浓度为20％)中浸渍5min，取出晾干，至含水率为8％。将木单板沿着相同方向对齐排列，同时在每层单板中间加入聚氨酯树脂，树脂质量为总质量的15％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至200℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
实施例6
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液的容器中(其中，氢氧化钠的浓度为0.3mol/L，亚硫酸钠的浓度为1.5mol/L)，溶液体积为500mL，在温度为100℃，压力为1MPa30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将木单板沿着纵横交叉方向排列，同时在每层单板中间加入聚丙烯树脂，同时将相容剂PPg-MAH均匀放置于树脂中，树脂质量为总质量的8％，相容剂质量为总质量的3％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至180℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
实施例7
选取杨木作为原料，采用旋切方式制得100μm厚度的杨木单板，将50片单板浸渍于含有氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液的容器中(其中，氢氧化钠的浓度为0.2mol/L，亚硫酸钠的浓度为1mol/L)，溶液体积为500mL，水煮30min，然后将木单板取出，蒸馏水清洗3次。再次往容器中加入500mL水，加入20mL双氧水(双氧水原始浓度为36％)，水煮1h，取出，蒸馏水清洗3次，干燥。将木单板沿着纵横交叉方向排列，同时在每层单板中间加入聚乙烯树脂，同时将相容剂PEg-MAH均匀放置于树脂中，树脂质量为总质量的12％，相容剂质量为总质量的2％，组坯，放置入冷压机模具中，施加高压预压，再升高温度至180℃，5min后冷却至室温，脱除模具，得到新型高强度木基复合材料，其中复合材料密度为1.30g/cm3。
为了体现本发明的有益效果，对木单板、木单板对齐层压(无热塑性树脂)，木单板纵横交叉层压(无热塑性树脂)进行制备，将上述各实施例得到的高强度复合材料以及木单板等进行拉伸和弯曲强度测试，拉伸强度测试按GB/T 1040.5-2008《塑料拉伸性能的测定第5部分：单向纤维增强复合材料的试验条件》进行，弯曲强度测试按GB/T 1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》进行。测试结果如表1所示，可以看到本发明产品具有极高的静曲强度、弹性模量和表面耐磨性，且产品的厚度膨胀率小、尺寸稳定性好，同时赋予产品优良的防腐性和耐候性。
表1本发明各种复合材料与传统无醛纤维板或吧刨花板的力学性能
Figure BDA0002662215090000081
Figure BDA0002662215090000091

Claims (10)

1.一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)单板旋切：采用旋切工艺将实木制成单板，单板厚度为50μm～3.0mm；
(2)部分脱除木质素：将单板放置于反应釜中，加入木质素脱除剂溶液使单板完全浸没，高温高压加热后，清洗单板，重新加入水使单板完全浸没，再加入双氧水，煮沸后，清洗单板干燥备用；
(3)单板功能化处理：将脱除木质素单板浸于含有偶联剂、阻燃剂和防腐剂中的一种或多种的浸渍液中，浸渍后取出干燥；
(4)功能化单板组坯：将处理好的功能化单板单向对齐层叠或者纵横交叉层叠，在每层单板之间放置热塑性树脂，或者同时放置热塑性树脂和相容剂；
(5)多功能木基复合材料热压成型：将配置好的板坯送入冷压机中进行高压预压，再将压机中预压好的板坯升温，使热塑性树脂熔融，然后热压板降温至室温卸板，制得多功能高强度木基复合材料。
2.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：所述的部分脱除木质素是指采用脱除剂处理以后的木单板，其剩余木质素质量占原始单板木质素总质量的30％以上。
3.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：所述的木质素脱除剂溶液为氢氧化钠+亚硫酸钠混合溶液、次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、或者亚硫酸钠+氢氧化钠+蒽醌的甲醇水溶液。
4.根据权利要求3所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：氢氧化钠+亚硫酸钠混合溶液中，亚硫酸钠的浓度为0.5-2.0mol/L，氢氧化钠浓度为0.10-0.35mol/L；次氯酸钠溶液中，次氯酸钠的质量浓度为1％-10％；亚氯酸钠溶液中，亚氯酸钠的质量浓度为1％-10％；亚硫酸钠+氢氧化钠+蒽醌的甲醇水溶液中，亚硫酸钠的质量浓度为15％-40％，氢氧化钠质量浓度为4％-20％，蒽醌质量浓度为0.1-10％，甲醇占溶剂总体积的5％-30％。
5.根据权利要求4所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：在多组分的木质素脱除剂中，亚硫酸钠或次氯酸钠是主要成分，占脱除剂总质量的50％以上，氢氧化钠和/或蒽醌作为次要组分；部分脱除木质素时，所述的高温高压的温度为70-200℃，压力为0.1MPa-10MPa，高温高压加热时间为5-60min；在溶液中，双氧水的质量分数为5-40％，煮沸时间为10-30min。
6.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH570偶联剂和KH792偶联剂中的一种；所述阻燃剂为磷、氮、硅和硼类阻燃剂中至少一种；所述防腐剂为铜唑防腐剂。
7.根据权利要求6所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：在浸渍溶液中，偶联剂的质量浓度为1％-8％，阻燃剂的质量浓度为5％-20％，防腐剂的质量浓度为5％-20％；浸渍时间为5min～2h，取出干燥至含水率为5-14％，冷却出窑后整理备用。
8.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：单板功能化处理过程中，干燥温度为20℃～120℃，干燥时间为4～24h。
9.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：所述热塑性树脂是聚丙烯、聚乙烯和聚氨酯中的一种；所述相容剂为PP-g-ST、PPg-MAH和PEg-MAH中的一种；树脂质量为总质量的10-40％，相容剂的质量为总质量的1-10％。
10.根据权利要求1所述的木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法，其特征在于：将配置好的板坯送入冷压机中进行高压预压后，热塑性树脂贯穿整个木材单板，且复合材料的密度为0.8-1.5g/cm3；将板坯升温使热塑性树脂熔融，热压时间为0.8～1.5min/mm，采用聚丙烯树脂时，升温加压的温度是150-200℃；采用聚乙烯树脂时，升温加压的温度是100-170℃；采用聚氨酯树脂时，升温加压的温度是100-220℃。
CN202010908016.8A 2020-09-02 2020-09-02 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法 Pending CN112078217A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010908016.8A CN112078217A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010908016.8A CN112078217A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112078217A true CN112078217A (zh) 2020-12-15

Family

ID=73732310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010908016.8A Pending CN112078217A (zh) 2020-09-02 2020-09-02 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112078217A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113524821A (zh) * 2021-07-13 2021-10-22 东北林业大学 一种仿贝壳结构的超高含量纤维素增强聚合物复合材料及其制备方法
CN114603658A (zh) * 2022-03-31 2022-06-10 小森新材料科技有限公司 一种预涂油漆的包覆木皮工艺
CN115091572A (zh) * 2022-07-27 2022-09-23 福建农林大学 一种环保型高强阻燃装饰薄木的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB693760A (en) * 1949-06-01 1953-07-08 Inst Internat Financier Improvements relating to methods for the preparation of fusible lignin resins
GB723412A (en) * 1949-06-01 1955-02-09 Inst Internat Financier Improvements relating to methods of treating the waste liquors obtained in the decomposition of lignified cellulose-containing materials
CN107042559A (zh) * 2017-03-30 2017-08-15 华南理工大学 一种具有钢筋混凝土结构的高强纤维素/木素复合材料及其制备方法
CN108772922A (zh) * 2018-06-01 2018-11-09 中国林业科学研究院木材工业研究所 基于高压密实化的木竹材增强树脂复合材料的制备方法
CN109265982A (zh) * 2018-08-08 2019-01-25 上海大学 一种高分子-三维碳骨架复合材料的制备方法、制品及应用
CN109370133A (zh) * 2018-10-10 2019-02-22 南京林业大学 一种纤维素增强聚甲基丙烯酸甲酯的方法
CN111231034A (zh) * 2020-02-24 2020-06-05 北京林业大学 一种具有发光和储能功能的透光性木质材料的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB693760A (en) * 1949-06-01 1953-07-08 Inst Internat Financier Improvements relating to methods for the preparation of fusible lignin resins
GB723412A (en) * 1949-06-01 1955-02-09 Inst Internat Financier Improvements relating to methods of treating the waste liquors obtained in the decomposition of lignified cellulose-containing materials
CN107042559A (zh) * 2017-03-30 2017-08-15 华南理工大学 一种具有钢筋混凝土结构的高强纤维素/木素复合材料及其制备方法
CN108772922A (zh) * 2018-06-01 2018-11-09 中国林业科学研究院木材工业研究所 基于高压密实化的木竹材增强树脂复合材料的制备方法
CN109265982A (zh) * 2018-08-08 2019-01-25 上海大学 一种高分子-三维碳骨架复合材料的制备方法、制品及应用
CN109370133A (zh) * 2018-10-10 2019-02-22 南京林业大学 一种纤维素增强聚甲基丙烯酸甲酯的方法
CN111231034A (zh) * 2020-02-24 2020-06-05 北京林业大学 一种具有发光和储能功能的透光性木质材料的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113524821A (zh) * 2021-07-13 2021-10-22 东北林业大学 一种仿贝壳结构的超高含量纤维素增强聚合物复合材料及其制备方法
CN114603658A (zh) * 2022-03-31 2022-06-10 小森新材料科技有限公司 一种预涂油漆的包覆木皮工艺
CN114603658B (zh) * 2022-03-31 2023-02-07 小森新材料科技有限公司 一种预涂油漆的包覆木皮工艺
CN115091572A (zh) * 2022-07-27 2022-09-23 福建农林大学 一种环保型高强阻燃装饰薄木的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108772922B (zh) 基于高压密实化的木竹材增强树脂复合材料的制备方法
CN112078217A (zh) 一种木材增强热塑性树脂基环保无醛复合材料的制备方法
CN112077954B (zh) 一种二维编织绿色环保高强度木基复合材料的制备方法
CN112571888B (zh) 一种树脂基碳纤维复合材料加强层板及其制备方法
CN114248321A (zh) 一种基于脱木素预处理的功能型密实化木材制备方法
Xu et al. Properties of kenaf core binderless particleboard reinforced with kenaf bast fiber-woven sheets
CN107366196A (zh) 一种无胶纤维板的制备方法
CN101328396A (zh) 落叶松树皮快速热解油改性酚醛树脂胶黏剂
CN113858374A (zh) 一种生物质基环保阻燃纤维板制备方法
CN112060714A (zh) 一种竹木纤维复合板材及其制备方法
CN101376252B (zh) 塑化竹贴面材料或塑化木单板贴面材料的制造方法及应用
CN103061111A (zh) 碳纤维表面改性涂层的制备方法
CN113001696B (zh) 一种无胶黏剂、自粘接形成高强度、无甲醛释放胶合板的方法
CN102528879A (zh) 建筑木模板回收利用方法
CN109702845B (zh) 一种低密度无胶秸秆板、制备方法及其应用
CN204819815U (zh) 一种无醛型竹材重组塑聚建筑结构材
CN110126395B (zh) 一种生物复合板的制备方法
CN112478367B (zh) 一种抗摔抗变形的纸质包装盒及其制备工艺
Thangamani et al. Design and development of natural composite board using banana, bagasse and sisal fibre (Green Composite)
CN114434892B (zh) 一种增强型抗压门柜复合板及其加工工艺
CN110539382B (zh) 一种中密度纤维板及其制备方法
CN111941918B (zh) 一种利用废旧纸箱再生高强度包装纸箱的方法
CN115503301B (zh) 一种天然纤维增强热塑性复合材料及其制备方法
US20240139987A1 (en) Method for preparing environmentally-friendly high-strength wood composite material
Shen et al. Densification of fast-growing paulownia wood for tough composites with stab resistance property

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination