CN112851290A - 一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40～50份，滑石粉2～5份，高铝水泥1～3份，磷石膏0.2～0.5份，粉煤灰或矿渣粉7～12份，活性铝矾土填料3～5份，高岭土1～3份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维25～35份，七水硫酸镁22～30份，十六水硫酸铝0.1～0.3份，柠檬酸0.1～0.5份，磷酸三钠0.2～0.5份，硫酸亚铁0.2～0.4份，AF高效减水剂0.2～0.3份，焦磷酸钠0.01～0.02份，草酸0.01～0.02份，十水四硼酸钠0.05～0.1份，氟硅酸钠0.01～0.02份，硅酸钠0.05～0.1份，亚硝酸钾0.01份～0.02份，水25～30份，本发明提供了完全不含有毒有害物质的，环保的，综合物理性能强，且在常温下制备，工艺简单的人造纤维板制备方法。

Description

一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法。
背景技术
近年来，我国人造板、室内装饰及家具工业的快速发展，木材胶黏剂用量极大，由于成本和工艺复杂性的制约，仍旧以“三醛类”(脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂)为主，优点是性能好，成本低，工艺简单成熟，缺点是释放甲醛。随着人们对环境要求的提高，有不少新型的胶黏剂相继开发，比如异氰酸酯类纤维板胶黏剂，性能好，不含甲醛，但有VOC挥发，耐水性差，不燃性能一般，且成本较高。最有前景的，是无机胶黏剂，可以发展出完全不含有毒有害物质，耐火耐水等综合性能强的人造板材。
例如：申请号为：201810829556.X，名称为一种环保高性能地质聚合物基木材胶粘剂及其制备方法和应用；所述地质聚合物基木材胶粘剂，由包括下述质量份数的原料制得：基体原料100份；有机掺杂物1-20份；碱激发剂87.5-280份；引发剂0.3-1份；偶联剂1-2.4份；乳化剂1-2.4份；消泡剂0.4-1.6份；水50-200份。该组份中的有机掺杂物固化后可形成链状或网状结构，既可起到与地质聚合物形成网络互穿的增韧改性作用；可胶接木、竹、秸秆等木质原料，制备刨花板、纤维板、胶合板、重组木/竹等木质复合材料，具有工业化应用价值；但是，达不到长期耐碱性的要求，脆性大，非常不利于开槽等二次加工工艺。如遇潮湿环境，容易返碱发白。
目前常见的无机胶黏剂，主要是水泥、石膏及镁系胶黏剂，水泥类容重大，韧性较差，后期加工困难。石膏类则耐水性极差，镁系胶黏剂综合性能较好，但因主要原料采用了大量氯化镁，材料含有大量游离氯离子，腐蚀金属，且容易返卤，受潮后强度逐渐丧失。例如：申请号为CN201610245175.8，本发明公开了一种秸秆用硅丙乳液改性的镁系无机胶黏剂及其制备方法，其中，六水氯化镁100份；七水硫酸镁44～61份；轻烧氧化镁218～298份；水167～202份；硅丙乳液10～43份；分散剂4～9份。采用该胶黏剂制得的胶结制品耐水性好、强度高、韧性好、凝结速率适中。从上述可以看出在配方中含有大量的氯化镁成份，难以避免大量的游离氯离子。
在可以查阅到文献中，反映出现在的无机胶黏剂制备工艺较为复杂，较突出的是工艺温度在55～220℃之间，能源消耗较大。并且未提及如何施胶，制备、养护等的详细方法。
例如：申请号为：CN201710291897.1，本发明公开了一种无胶秸秆纤维板，由秸秆纤维和辅料混合均匀后得到的湿坯热压制备的，其中，所述秸秆纤维的质量分数为20％～80％，余量为辅料，所述辅料选自木纤维、竹纤维、化工纤维中的一种或多种。本发明同时还提供了上述的无胶秸秆纤维板的制备方法，以及一种基于该无胶纤维板的复合板材。本发明的无胶秸秆纤维板在生产过程中不加入任何化学物质，环保，“0”甲醛，并且可降解。基于该无胶秸秆纤维板制备的复合板材具有表面光洁度好，美观大方，静曲强度较高、环保无甲醛的优点，而且用途广泛，可以用作建筑地板、天花板、隔断墙、门芯板、隔音板、组合家具和茶几面，可以在一些领域代替木材，其原料麦秸秆来源充足，价格低廉；其中制备的过程中热压机在180～220℃的温度热压定型，产出无胶秸秆纤维板；从上述可以看出来在制备的过程中能源消耗较大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法，本发明旨在提供一种完全不含有毒有害物质的，环保的，综合物理性能强，且在常温下制备，工艺简单的人造纤维板制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40～50份，滑石粉2～5份，高铝水泥1～3份，磷石膏0.2～0.5份，粉煤灰或矿渣粉7～12份，活性铝矾土填料3～5份，高岭土1～3份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维25～35份，七水硫酸镁22～30份，十六水硫酸铝0.1～0.3份，柠檬酸0.1～0.5份，磷酸三钠0.2～0.5份，硫酸亚铁0.2～0.4份，AF高效减水剂0.2～0.3份，焦磷酸钠0.01～0.02份，草酸0.01～0.02份，十水四硼酸钠0.05～0.1份，氟硅酸钠0.01～0.02份，硅酸钠0.05～0.1份，亚硝酸钾0.01份～0.02份，水25～30份。
优选的，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40份，滑石粉3份，高铝水泥2份，磷石膏0.3份，粉煤灰或矿渣粉10份，活性铝矾土填料4份，高岭土1份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维30份，七水硫酸镁25份，十六水硫酸铝0.2份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水28份。
优选的，所述轻烧氧化镁粉的目数在200目以上，有效含量85％以上，有效活性大于55％，滑石粉为300目以上。
优选的，所述活性铝矾土填料为铝矾土经过锻烧活化得到，高铝水泥标号高于525，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维的纤维长度不超过3mm。
优选的，所述十水四硼酸钠有效含量大于96％，焦磷酸钠有效含量大于52％，草酸有效含量大于90％。
本发明还提供了一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将轻烧氧化镁粉份，滑石粉份，高铝水泥份，磷石膏份，粉煤灰或矿渣粉，活性铝矾土，高岭土份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维按重量配比，置于搅拌设备中搅拌均匀得到骨料；
步骤(2)：将七水硫酸镁，十六水硫酸铝，柠檬酸，磷酸三钠，硫酸亚铁，AF高效减水剂，焦磷酸钠，草酸，十水四硼酸钠，氟硅酸钠，硅酸钠，亚硝酸钾，水按重量配比制成的溶液喷洒至骨料中，经15min共同混合均匀得到铺料；
步骤(3)：将铺料送入多层压机，在常温下，压制成6～25mm的纤维板材。
优选的，所述搅拌设备为设有多叶片带吹气装置的搅拌设备，通过带有自动投料计量的搅拌机，多叶片，轴处有喷气装置，顶部喷溶液，搅拌完成后，上传送带，为膨松状态具有一定厚度的预制料，送上压机。
优选的，在步骤(3)中，在常温下，以2.5～3.5MPa的压力，每1mm压制时间为30s，压制成6～25mm的纤维板材。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明制备的纤维板与三醛类、异氰酸酯类传统有机胶黏剂生产的板材比较，无甲醛，VOC等有毒有害物质产生，完全环保，无机胶黏剂各组分均为常见原料，来源广泛，成本低且易获得；制备得到的板材强度高，抗折满足最低高于7MPa，抗压满足最低高于30MPa；除了木材纤维以外，还可以利用秸秆，稻壳、竹屑、芦苇等生物质材料以及粉煤灰等固态废料，利农利废。
2、本发明充分利用原有的纤维板制备设备，几乎不做改动，甚至可以简化流程，特别是施胶阶段和压制阶段，施胶阶段为直接喷洒溶液原料搅拌，压制阶段无需加热。
3、本发明制备的板材物理综合性能优秀，较之传统板材不燃性达到A1级，耐水性极大提高，与目前文献提供的无机胶黏剂的材料相比，工艺更简单，不含游离氯离子，握钉力好，不腐蚀金属，与水泥，石膏类无机胶凝板材相比，具备更好的深加工条件，可以开槽。并且原有的贴面、涂料、印刷等二次加工工艺均可适应。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40～50份，滑石粉2～5份，高铝水泥1～3份，磷石膏0.2～0.5份，粉煤灰或矿渣粉7～12份，活性铝矾土填料3～5份，高岭土1～3份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维25～35份，七水硫酸镁22～30份，十六水硫酸铝0.1～0.3份，柠檬酸0.1～0.5份，磷酸三钠0.2～0.5份，硫酸亚铁0.2～0.4份，AF高效减水剂0.2～0.3份，焦磷酸钠0.01～0.02份，草酸0.01～0.02份，十水四硼酸钠0.05～0.1份，氟硅酸钠0.01～0.02份，硅酸钠0.05～0.1份，亚硝酸钾0.01份～0.02份，水25～30份；
其中，在本发明中，要求轻烧氧化镁粉的目数在200目以上，含量85％以上，活性大于55％，滑石粉为300目以上，铝矾土须经过锻烧活化，高铝水泥标号高于525，纤维长度不超过3mm，十水四硼酸钠含量大于96％，焦磷酸钠含量大于52％，草酸含量大于90％；滑石粉、高铝水泥、磷石膏、粉煤灰、活性铝矾土、高岭土等为填料，同氟硅酸钠、硅酸钠一起，起到提高弹性模量、软化系数和抗压强度的作用，其中硅酸钠(即泡花碱、水玻璃)还起到初期粘接的用；柠檬酸、磷酸三钠、硫酸亚铁、AF高效减水剂、焦磷酸钠、草酸、十水四硼酸钠、氟硅酸钠、亚硝酸钾均为改性剂，抑制过多氢氧化镁产生，控制氧化镁与硫酸镁水化反应的平衡，促使针状结晶纤维生长以产生高强度的胶凝结构，并提高抗水性能；其中十六水硫酸铝作为改性剂，可以促使含硅、铝的填料参与形成无定形的铝凝胶结构，穿插于针状的镁系结晶结构中，增加了材料的弹性模量，从而提高了材料韧性，更适于室内装饰装修及家具制造；其中硫酸亚铁可以调节凝结时间，亚硝酸钾可以抑制金属腐蚀。矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称，为一种优质的混凝土掺合料，由符合GB/T203标准的粒化高炉矿渣，经干燥、粉磨后，达到相当细度且符合相当活性指数的粉体。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。
实施例2、一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40份，滑石粉3份，高铝水泥2份，磷石膏0.3份，粉煤灰10份，活性铝矾土填料4份，高岭土1份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维30份，七水硫酸镁25份，十六水硫酸铝0.1份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水28份；
制备过程为：将轻烧氧化镁粉份，滑石粉份，高铝水泥份，磷石膏份，粉煤灰，活性铝矾土，高岭土份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维按重量配比，置于多叶片带吹气装置的搅拌设备中搅拌均匀，将七水硫酸镁，十六水硫酸铝，柠檬酸，磷酸三钠，硫酸亚铁，AF高效减水剂，焦磷酸钠，草酸，十水四硼酸钠，氟硅酸钠，硅酸钠，亚硝酸钾，水按重量配比制成的溶液喷洒混合至合适配比的骨料中，经15min共同混合均匀，铺料后进入多层压机，在常温下，以2.5～3.5MPa的压力，每1mm压制时间为30s，压制6～25mm的纤维板材。因水化反应自发热，无需加热。压制具备初始强度后，保温25～30℃，气态养护，保持相对湿度第一个24h，90％，卧放，之后维持相对湿度60％～70％，立放养护。7天后可以具备可切割整形、运输的强度，28天可达最大强度，具备开槽等深加工条件。
实施例3、一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法，将轻烧氧化镁粉38份，滑石粉2份，高铝水泥2份，磷石膏0.3份，矿渣粉10份，活性铝矾土填料5份，高岭土2份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维25份，七水硫酸镁25份，十六水硫酸铝0.2份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水30份。另根据需要加无机颜料，使板材具备一定的颜色装饰性。在25℃温度下，以2.5MPa压力，压制180s，脱模后养护，制成密度1.0g/cm3,厚度6mm的墙体覆面板或装饰板材。在薄型装饰板材的实施例中，配方中的含铝填料比例增加，在氧化镁与硫酸镁水化反应产生的针状结晶纤维间，增加更多的无定型的铝质胶凝结构，使得韧性性能突出，其弹性模量可以达到23N/mm2。
实施例4、一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法，将轻烧氧化镁粉40份，滑石粉4份，高铝水泥2份，磷石膏0.4份，粉煤灰10份，活性铝矾土填料4份，高岭土1份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维28份，七水硫酸镁25份，十六水硫酸铝0.1份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水30份。另根据需要加无机颜料，使板材具备一定的颜色装饰性。在25℃温度下，以3MPa压力，压制360s，脱模后养护，制成密度0.9g/cm3,厚度12mm的墙体覆面板或家具、无机地板用板材。开槽性能好，利用金刚石材料的刀具，单次10000平米开槽加工量，无崩边、断口现象，并且握钉力强，可以达到100N/m以上。
实施例5、一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板及制备方法，将轻烧氧化镁粉50份，滑石粉5份，高铝水泥3份，磷石膏0.5份，粉煤灰12份，活性铝矾土填料5份，高岭土2份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维35份，七水硫酸镁28份，十六水硫酸铝0.2份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水30份。在25℃温度下，以3.5MPa压力，压制600s，脱模后养护，制成密度1.1g/cm3,厚度20mm厚度的集装箱用地板。其抗折强度达到15Mpa,抗冲击强度达到10KJ/m2。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40～50份，滑石粉2～5份，高铝水泥1～3份，磷石膏0.2～0.5份，粉煤灰或矿渣粉7～12份，活性铝矾土填料3～5份，高岭土1～3份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维25～35份，七水硫酸镁22～30份，十六水硫酸铝0.1～0.3份，柠檬酸0.1～0.5份，磷酸三钠0.2～0.5份，硫酸亚铁0.2～0.4份，AF高效减水剂0.2～0.3份，焦磷酸钠0.01～0.02份，草酸0.01～0.02份，十水四硼酸钠0.05～0.1份，氟硅酸钠0.01～0.02份，硅酸钠0.05～0.1份，亚硝酸钾0.01份～0.02份，水25～30份。
2.根据权利要求1所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：轻烧氧化镁粉40份，滑石粉3份，高铝水泥2份，磷石膏0.3份，粉煤灰或矿渣粉10份，活性铝矾土填料4份，高岭土1份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维30份，七水硫酸镁25份，十六水硫酸铝0.1份，柠檬酸0.3份，磷酸三钠0.3份，硫酸亚铁0.3份，AF高效减水剂0.2份，焦磷酸钠0.01份，草酸0.01份，十水四硼酸钠0.05份，氟硅酸钠0.01份，硅酸钠0.05份，亚硝酸钾0.01份，水28份。
3.根据权利要求2所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，其特征在于，所述轻烧氧化镁粉的目数在200目以上，有效含量85％以上，有效活性大于55％，滑石粉为300目以上。
4.根据权利要求2所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，其特征在于，所述活性铝矾土填料为铝矾土经过锻烧活化得到，高铝水泥标号高于525，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维的纤维长度不超过3mm。
5.根据权利要求4所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板，其特征在于，所述十水四硼酸钠有效含量大于96％，焦磷酸钠有效含量大于52％，草酸有效含量大于90％。
6.一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将轻烧氧化镁粉份，滑石粉份，高铝水泥份，磷石膏份，粉煤灰或矿渣粉，活性铝矾土，高岭土份，秸秆纤维、木屑、或竹屑纤维按重量配比，置于搅拌设备中搅拌均匀得到骨料；
步骤(2)：将七水硫酸镁，十六水硫酸铝，柠檬酸，磷酸三钠，硫酸亚铁，AF高效减水剂，焦磷酸钠，草酸，十水四硼酸钠，氟硅酸钠，硅酸钠，亚硝酸钾，水按重量配比制成的溶液喷洒至骨料中，经15min共同混合均匀得到铺料；
步骤(3)：将铺料送入多层压机，在常温下，压制成6～25mm的纤维板材。
7.根据权利要求6所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板的制备方法，其特征在于，所述搅拌设备为设有多叶片带吹气装置的搅拌设备。
8.根据权利要求6所述的一种利用无机胶黏剂的木材、秸秆纤维板的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，在常温下，以2.5～3.5MPa的压力，每1mm压制时间为30s，压制成6～25mm的纤维板材。
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