CN112873458B - 阻燃环保实木厚芯胶合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种阻燃环保实木厚芯胶合板及其制备方法，将由聚磷酸铵、2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸和六‑对氨基苯氧环三磷腈共混的阻燃剂与水溶解得到20％浓度的阻燃浸渍液，将由二乙醇胺、二乙烯三胺和二乙胺共混的胺类甲醛吸收剂与水溶解得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液，将杨木单板置于浸渍罐中，得到阻燃单板，将上述阻燃单板中的一部分作为上下表层单板，置于另一浸渍罐中，得到阻燃吸醛单板，以及将上述阻燃吸醛单板作为上下表层单板，将未作吸收剂浸渍处理的阻燃单板作为芯层单板进行组坯并进行热压工艺。

Description

阻燃环保实木厚芯胶合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃环保实木厚芯胶合板。
背景技术
以往，对环保胶合板的处理多为胶合板制备中采用无醛胶粘剂，而通过单板改性处理，制得自身具备除醛功能厄环保胶合板，可进一步提升胶合板的环保性能，且制备集除醛阻燃于一体的多功能环保胶合板可进一步提高胶合板的附加值。但是，仍需设计阻燃配方和除醛配方体系以满足阻燃环保胶合板的性能要求，以实现二者在胶合板燃烧中起到阻燃协效作用且阻燃剂加入不影响除醛功能作用。
发明内容
本发明鉴于上述以往技术，提出一种同时达到阻燃和吸醛的作用的阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法。该制备方法包括：
(1)将由聚磷酸铵、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和六-对氨基苯氧环三磷腈共混的阻燃剂与水充分搅拌，溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；
(2)将由二乙醇胺、二乙烯三胺和二乙胺共混的胺类甲醛吸收剂与水充分搅拌，溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
(3)将杨木单板置于浸渍罐中，抽真空为负压-0.5Mpa，保持1h(小时)，在该负压作用下将上述阻燃浸渍液充满至浸渍罐中，然后加压2h，压力为1Mpa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃单板；
(4)将所述(3)中得到的阻燃单板中的至少两张置于另一浸渍罐中，抽真空为负压-0.5Mpa，保持1h，在该负压作用下将上述胺类甲醛吸收剂浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1Mpa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃吸醛单板；
(5)将两张所述(4)中得到的阻燃吸醛单板分别作为上下表层单板，将多张所述(3)中得到的未作吸收剂浸渍处理的阻燃单板作为芯层单板进行施胶，以使两张上下表层单板分别位于上下两侧，多张阻燃单板位于上下表层单板之间，其中，各单板通过涂胶机施加大豆蛋白胶和占大豆蛋白胶质量的1％的异氰酸酯固化剂，施胶量为170g/m2；以及
(6)组坯后，在冷压机中冷压39min，冷压压力为0.22Mpa，将冷压后的板坯放置5.4h后送至热压机，热压温度为125℃，热压时间30min，其中加压时间3min，保压时间20min，卸压时间3min，保压所需的热压压力1.4MPa。
优选，所述(3)中，杨木单板的旋切厚度2.2～3.6mm。
优选，所述(1)中，阻燃剂中的质量配比为聚磷酸铵：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸：六-对氨基苯氧环三磷腈＝1：(0.8～0.9)：(0.3～0.6)。
优选，所述(2)中，胺类甲醛吸收剂中的质量配比为二乙醇胺：二乙烯三胺：二乙胺＝1：(0.8～0.9)：(0.1～0.15)。
本发明还提供一种由上述任一项方法制备的阻燃环保实木厚芯胶合板。
由此，该阻燃胶合板以经阻燃改性处理的旋切单板作为胶合板制造单元，使用生物基大豆蛋白胶黏剂，预制吸醛单板层，作为表层，芯层为未作吸醛处理的阻燃单板层，经层合组坯热压而成。所述预制吸醛单板层为该胶合板的上下两层旋切厚型单板通过进一步浸渍一定浓度的胺类甲醛吸收剂，通过上下表面的阻燃吸醛层同时达到阻燃和吸醛的作用。依据本发明提供的阻燃除醛体系，除醛剂的添加没用对阻燃造成影响，阻燃剂的添加也未影响除醛剂的效用，并且，更进一步可以确定的是，胺类甲醛吸收剂在燃烧的时候与原表层阻燃剂即聚磷酸铵：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸：六-对氨基苯氧环三磷腈在阻燃方面起到协效作用，具体体现在燃烧指数的提升。
从微观层面看，木材微观结构中有大量的羟基或羟甲基，聚磷酸铵、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和六-对氨基苯氧环三磷腈共混阻燃剂的浸渍改善了木材分子结构极性，与进一步的胺类甲醛吸收剂的极性相近，依据相似相容原理，在阻燃改性后的木材中浸渍胺类甲醛吸收剂可促进甲醛吸收剂更好的分散。在燃烧过程中，胺类甲醛吸收剂通过热解释放惰性气体，起到稀释可燃性挥发组分的作用，同时阻燃剂酸降解促进成碳，与上述稀释作用协同阻燃。
附图说明
图1是本发明刨花板分层结构的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式进行说明，但是本发明不限于该实施方式，在权利要求所限定的范围内本发明可以进行各种变形。不同的实施方式或制备例、以及常用技术手段的组合获得的新的变形等也应视为包含在本发明范围之内。
本发明在没有特别声明的情况下，数值范围“A～B”是指A以上(大于或等于A)B以下(小于或等于B)。
下面，参照附图对本发明进行具体说明，其中，提供具体制备例以及必要数据，以支持权利要求的内容。
本发明提供的阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法，可以制备一种胶合板，该胶合板例如图1所示，包括分别位于上下两层的上下表层单板101，和夹于该上下表层单板101之间的由多个芯层单板102构成的芯层。通过该制备方法可以使上下表层单板构成阻燃吸醛单板，而芯层单板是未作吸收剂浸渍处理的阻燃单板。
优选各采用一张上述阻燃吸醛单板分别作为上下表层单板，采用多张仅阻燃处理的单板作为芯层单板，并进行组坯，但是不限于此，也可以是芯层采用一张单板，也可以是表层各采用多层单板。单板厚度不做限定，因此芯层也可以采用大而厚的一张单板。但是为了节省加工工艺，优选采用同一厚度规格一致的单板一并用于表层和芯层单板的浸渍制作，从而实现大宗加工。在此，优选采用旋切厚度6～10mm的杨木单板。
该制备方法中，将由聚磷酸铵、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和六-对氨基苯氧环三磷腈共混的阻燃剂与水充分搅拌，溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液。
在此优选，上述阻燃剂中的质量配比为聚磷酸铵：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸：六-对氨基苯氧环三磷腈＝1：(0.8～0.9)：(0.3～0.6)。
该制备方法中，将由二乙醇胺、二乙烯三胺和二乙胺共混的胺类甲醛吸收剂与水充分搅拌，溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液。
在此优选，胺类甲醛吸收剂中的质量配比为二乙醇胺：二乙烯三胺：二乙胺＝1：(0.8～0.9)：(0.1～0.15)。
该制备方法中，将杨木单板置于浸渍罐中，抽真空为负压-0.5Mpa，保持1h，在该负压作用下将上述阻燃浸渍液充满至浸渍罐中，然后加压2h，压力为1Mpa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃单板。
所谓“将杨木单板置于”包括分别将各单板浸渍于也包括将多张单板浸渍于浸渍罐，数量依浸渍罐容量等确定。
该制备方法中，将上述阻燃单板中的至少两张置于另一浸渍罐中，抽真空为负压-0.5Mpa，保持1h，在该负压作用下将上述胺类甲醛吸收剂浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1Mpa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃吸醛单板。所谓“至少两张”是指多张制得的阻燃单板中的一部分单板，以备有剩余多张单板用于甲醛吸收剂浸渍。
该制备方法中，将两张上述阻燃吸醛单板作为上下表层单板，将多张未作吸收剂浸渍处理的阻燃单板作为芯层单板进行施胶组坯，其中，各单板通过涂胶机进行施加大豆蛋白胶和以及占大豆蛋白胶质量的1％的异氰酸酯固化剂，施胶量为170g/m2。
组坯后，在冷压机中冷压39min，冷压压力为0.22Mpa，将冷压后的板坯放置5.4h后送至热压机，热压温度为125℃，热压时间30min，其中加压时间3min，保压时间20min，卸压时间3min，保压所需的热压压力1.4MPa。
本领域技术人员应该知道，在浸渍罐的反应中，所指压力都是罐中的压力。罐中的压力就是通过显示表上的数体现。
由此，该阻燃胶合板以经阻燃改性处理的旋切单板作为胶合板制造单元，使用生物基大豆蛋白胶黏剂，预制吸醛单板层，作为表层，芯层为未作吸醛处理的阻燃单板层，经层合组坯热压而成。所述预制吸醛单板层为该胶合板的上下两层旋切厚型单板通过进一步浸渍一定浓度的胺类甲醛吸收剂，通过上下表面的阻燃吸醛层同时达到阻燃和吸醛的作用。依据本发明提供的阻燃除醛体系，除醛剂的添加没用对阻燃造成影响，阻燃剂的添加也未影响除醛剂的效用，并且，更进一步可以确定的是，胺类甲醛吸收剂在燃烧的时候与原表层阻燃剂即聚磷酸铵：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸：六-对氨基苯氧环三磷腈在阻燃方面起到协效作用，具体体现在燃烧指数的提升。
从微观层面看，木材微观结构中有大量的羟基或羟甲基，聚磷酸铵、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和六-对氨基苯氧环三磷腈共混阻燃剂的浸渍改善了木材分子结构极性，与进一步的胺类甲醛吸收剂的极性相近，依据相似相容原理，在阻燃改性后的木材中浸渍胺类甲醛吸收剂可促进甲醛吸收剂更好的分散。在燃烧过程中，胺类甲醛吸收剂通过热解释放惰性气体，起到稀释可燃性挥发组分的作用，同时阻燃剂酸降解促进成碳，与上述稀释作用协同阻燃。
下面，通过实验例和对比例来具体说明本发明。
实验例1：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸8kg，六-对氨基苯氧环三磷腈3kg，水105kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；取二乙醇胺1kg、二乙烯三胺0.8kg、二乙胺0.1kg，水38kg，充分搅拌使其溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
将2.2mm厚杨木单板置于浸渍罐中，然后抽真空压力为-0.5Mpa，保持1h。然后在负压作用下将上述阻燃浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1Mpa。取出后在80℃下干燥24h得到阻燃单板。将浸渍后的阻燃单板取出两张作为上下表层单板，置于浸渍罐中，然后抽真空压力为-0.5Mpa，保持1h。然后在负压作用下将上述胺类甲醛吸收剂浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1Mpa。取出后在80℃下干燥24h得到阻燃吸醛单板。
将所制备的处理后的阻燃单板通过涂胶机进行施加大豆蛋白胶和异氰酸酯固化剂(添加量为大豆蛋白胶质量的1％)，施胶量为170g/m2，组坯后，在冷压机中冷压39min，冷压压力为0.22Mpa。将冷压后的板坯放置5.4h后送至热压机，热压温度为125℃，热压时间30min，其中加压时间3min，保压时间20min，卸压时间3min，保压所需的热压压力1.4MPa。
表1
项目 数值及达标情况
胶合强度(MPa) 0.71
浸渍剥离 达标Ⅱ类胶合板
静曲强度(顺纹/横纹)(MPa) 25.1/22.2
燃烧增长指数(W/s) 190
600s总热释放量(MJ) 9.1
氧指数 38％
甲醛清除率 27.6％
实验例2：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸9kg，六-对氨基苯氧环三磷腈6kg，水125kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；取二乙醇胺1kg、二乙烯三胺0.9kg、二乙胺0.15kg，水41kg，充分搅拌使其溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
将3.6mm厚杨木单板置于浸渍罐中,其他工艺与实施例1相同。
表2
项目 数值及达标情况
胶合强度(MPa) 0.72
浸渍剥离 达标Ⅱ类胶合板
静曲强度(顺纹/横纹)(MPa) 25.9/23.0
燃烧增长指数(W/s) 120
600s总热释放量(MJ) 7.1
氧指数 43％
甲醛清除率 28.5％
实验例3：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸8.3kg，六-对氨基苯氧环三磷腈4kg，水111.5kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；取二乙醇胺1kg、二乙烯三胺0.82kg、二乙胺0.12kg，水38.8kg，充分搅拌使其溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
将3.0mm厚杨木单板置于浸渍罐中,其他工艺与实施例1相同。
表3
项目 数值及达标情况
胶合强度(MPa) 0.74
浸渍剥离 达标Ⅱ类胶合板
静曲强度(顺纹/横纹)(MPa) 25.2/22.3
燃烧增长指数(W/s) 143
600s总热释放量(MJ) 10.1
氧指数 37％
甲醛清除率 29.2％
实验例4：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸8.5kg，六-对氨基苯氧环三磷腈5kg，水117.5kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；取二乙醇胺1kg、二乙烯三胺0.85kg、二乙胺0.14kg，水39.8kg，充分搅拌使其溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
将2.8mm厚杨木单板置于浸渍罐中,其他工艺与实施例1相同。
表4
Figure BDA0002889572970000071
Figure BDA0002889572970000081
实验例5：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸8.7kg，六-对氨基苯氧环三磷腈5.2kg，水119.5kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液；取二乙醇胺1kg、二乙烯三胺0.85kg、二乙胺0.12kg，水39.4kg，充分搅拌使其溶解后得到5％浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液；
将2.6mm厚杨木单板置于浸渍罐中,其他工艺与实施例1相同。
表5
项目 数值及达标情况
胶合强度(MPa) 0.75
浸渍剥离 达标Ⅱ类胶合板
静曲强度(顺纹/横纹)(MPa) 25.1/22.2
燃烧增长指数(W/s) 173
600s总热释放量(MJ) 12.3
氧指数 35％
甲醛清除率 23.9％
实验对比例6：
取聚磷酸铵10kg，2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸8.7kg，六-对氨基苯氧环三磷腈5.2kg，水119.5kg，充分搅拌使阻燃剂溶解后得到20％浓度的阻燃浸渍液。
将2.6mm厚杨木单板置于浸渍罐中,然后抽真空压力为-0.5Mpa，保持1h。然后在负压作用下将上述阻燃浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1Mpa。取出后在80℃下干燥24h得到阻燃单板。取出后在80℃下干燥24h得到阻燃吸醛单板。
将所制备的处理后的阻燃单板通过涂胶机进行施加大豆蛋白胶和异氰酸酯固化剂(添加量为大豆蛋白胶质量的1％)，施胶量为170g/m2，组坯后，在冷压机中冷压39min，冷压压力为0.22Mpa。将冷压后的板坯放置5.4h后送至热压机，热压温度为125℃，热压时间30min，其中加压时间3min，保压时间20min，卸压时间3min，保压所需的热压压力1.4MPa。
表6
项目 数值及达标情况
胶合强度(MPa) 0.70
浸渍剥离 达标Ⅱ类胶合板
静曲强度(顺纹/横纹)(MPa) 23.9/21.2
燃烧增长指数(W/s) 213
600s总热释放量(MJ) 14.3
氧指数 30％
甲醛清除率 0
上述制备例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法，其特征在于，包括：
（1）将由聚磷酸铵、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和六-对氨基苯氧环三磷腈共混的阻燃剂与水充分搅拌，溶解后得到20%浓度的阻燃浸渍液，其中，阻燃剂中的质量配比为聚磷酸铵：2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸：六-对氨基苯氧环三磷腈=1：（0.8～0.9）：（0.3～0.6）；
（2）将由二乙醇胺、二乙烯三胺和二乙胺共混的胺类甲醛吸收剂与水充分搅拌，溶解后得到5%浓度的胺类甲醛吸收剂浸渍液，其中，胺类甲醛吸收剂中的质量配比为二乙醇胺：二乙烯三胺：二乙胺=1：（0.8～0.9）：（0.1～0.15）；
（3）将杨木单板置于浸渍罐中，抽真空为负压-0.5MPa，保持1h，在该负压作用下将上述阻燃浸渍液充满至浸渍罐中，然后加压2h，压力为1MPa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃单板；
（4）将所述（3）中得到的阻燃单板中的至少两张置于另一浸渍罐中，抽真空为负压-0.5MPa，保持1h，在该负压作用下将上述胺类甲醛吸收剂浸渍液充满至浸渍罐中，加压2h，压力为1MPa，取出后在80℃下干燥24h得到阻燃吸醛单板；
（5）将两张所述（4）中得到的阻燃吸醛单板分别作为上下表层单板，将多张所述（3）中得到的未作吸收剂浸渍处理的阻燃单板作为芯层单板进行施胶组坯，以使两张上下表层单板分别位于上下两侧，多张阻燃单板位于上下表层单板之间，其中，各单板通过涂胶机施加大豆蛋白胶和占大豆蛋白胶质量的1%的异氰酸酯固化剂，施胶量为170g/m2；以及
（6）组坯后，在冷压机中冷压39min，冷压压力为0.22MPa，将冷压后的板坯放置5.4h后送至热压机，热压温度为125℃，热压时间30min，其中加压时间3min，保压时间20min，卸压时间3min，保压所需的热压压力1.4MPa。
2.如权利要求1所述的阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法，其特征在于，
所述（3）中，用于浸渍的所述杨木单板厚度相同规格一致。
3.如权利要求2所述的阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法，其特征在于，
所述（3）中，所述杨木单板的旋切厚度2.2～3.6mm。
4.一种由权利要求1～3任一项所述的阻燃环保实木厚芯胶合板的制备方法制备的阻燃环保实木厚芯胶合板。
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