CN113122149A - 一种环保高性能地聚物基胶黏剂制集成材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无醛环保集成材及其制备方法，将原木材料经过锯解开榫处理后，涂抹以偏高岭土为地质聚合物原料，苯丙乳液为掺杂改性树脂，硅烷为偶联剂制备成的木材胶黏剂，再经加压胶接等后期处理得集成材。本发明产品胶层剪切强度最高可达4.9MPa，强度高，并且降低了集成材的胶黏剂成本，实现零甲醛释放的环保要求，符合可持续发展，可作为家具材料、地板及墙壁装饰板等，对人造板行业有重要意义，具有较高的工业价值。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂与人造板领域，具体涉及一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材及其制备方法。
背景技术
相对于人造板常用胶黏剂，无机胶黏剂具有无甲醛释放、绿色环保、价格低廉等优点。但因为无机胶黏剂中最常用的普通硅酸盐胶黏剂在生产中会产生大量粉尘与二氧化碳，加剧温室效应并且危害人体健康。
地质聚合物是一种可以避免硅酸盐胶黏剂存在问题的新型环保胶凝材料。相较于普通无机胶黏剂，地聚物具有原料绿色环保、生产无需煅烧无二氧化碳释放、制备方法简单、生产能耗较低、节约能源等优点，此外，它自身的力学性能也较为优秀，具有出色的耐水性、耐酸碱性、耐久性和耐火性能。目前地质聚合物已应用于胶接金属、玻璃和水泥等材料，以及制备木材胶黏剂，在市政、桥梁、道路、水利、地下、海洋以及军事等工程领域具有广阔的应用前景。
但其具有延伸率小、抗弯强度低、脆性较大和韧性不足的缺点。
因而，为了能成功地将地质聚合物应用于木材胶黏剂领域，如何增加胶黏剂的韧性来防止木材因尺寸变化而使地质聚合物胶层出现脆性破坏的现象以及如何实现地质聚合物与木材间的高强度胶接成了亟待解决的难题。目前已有通过物理共混和构建互穿网络结构来对地质聚合物进行增韧改性的方法。
专利申请公布号为CN109553374A的中国发明专利公布了一种钢纤维增强地质聚合物及其制备方法。该方法中将钢纤维作为增强相，在制备而成的地质聚合物的抗压强度不受影响的情况下，极大地提高其抗折强度，增强其韧性。但该专利以物理共混方式，利用复合材料性能的可叠加性，不适用于木材胶黏剂领域。
专利申请公布号为CN103274645A的中国发明专利公布了一种电路板非金属材料增强地质聚合物的制备方法。该方法以低铅玻璃和电路板非金属材料为原料，加入碱激发剂、硫化钠和水搅拌成均匀的浆体、注入模具养护后脱模得到电路板非金属材料增强地质聚合物。非金属材料中的玻璃纤维可对地质聚合物进行增强复合，大幅提高其强度和韧性，但并未提出如何提高地质聚合物作为木材胶黏剂的胶接性能。
集成材是一种新型功能性结构人造板，广泛应用与建筑、家具、室内装修等，能保持木材的天然纹理及环境特征、强度高、材质好、尺寸稳定好，能提高木材利用率，实现小材大用、劣材优用，构件涉及自有，可制成满足各种尺寸、形状、用途及特殊需求的木材构件。
若能针对目前地聚物做胶黏剂存在的这两个问题提出解决方法，制备出韧性较好且与木材具有较好界面相容性的地质聚合物基木材胶黏剂，应用于集成材人造板领域，结合两者有点，可以在一定程度上有效解决传统胶黏剂造成的环境问题，降低集成材制备成本，在工业甚至更多领域得到广泛的应用与推广，具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提出了一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，所述地质聚合物基木材胶黏剂是以基体原料及碱激发剂为主要原料，采用分步添加有机掺杂物及反应助剂制备而成，实现地聚物胶黏剂与集成材优势互补。
为了达到上述目的，本发明提供的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，包括下述质量份数的原料：
所述碱激发剂包括下述重量份的原料：碱性金属氧化物水溶液17.5-70份及硅酸钠水溶液(水玻璃)70-210份。
所述基体原料为粉煤灰、高岭土、偏高岭土、矿渣、钢渣、稻壳灰、木灰、竹灰、秸秆灰、炭灰、回收再利用的地质聚合物等一种或两种混合以上混合物，该基体原料经X射线荧光光谱分析(XRF)测定的Al2O3及SiO2含量之和占原料的40％-100％。
所述基体原料的粒度为100-3000目。
所述有机掺杂物为苯丙乳液。所述有机掺杂物的初始状态为液态混合物。
所述碱激发剂为碱金属水溶液与硅酸盐水溶液的混合物。其中，所述碱金属水溶液为氢氧化钠水溶液，所述硅酸盐水溶液为硅酸钠水溶液(俗称水玻璃)。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
所述木材为针叶材，包括杉木、落叶松、云杉、马尾松等。
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的制备方法，按照上述配方配料，包括下述步骤：
(1)将25-75份碱金属氢氧化物溶于100份蒸馏水中以转速100-1000rpm磁力搅拌20-50min，冷却至室温后，定容成浓度为6-18mol/L的碱金属水溶液；
(2)将上述100-300mL浓度为6-18mol/L的碱金属水溶液与250-750mL模数为1.5-3.5的硅酸盐水溶液以转速500-1500rpm磁力搅拌60-120min进行混合，室温下静置12-24h即得到模数为1-3的碱激发剂。
(3)将1份数的偶联剂加入到1份数的有机掺杂物加中，以转速100-1500rpm磁力搅拌20-50min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所述溶液与基体原料混合在水泥砂浆搅拌机中以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌60s-90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)将(3)中所述1/4-1/2份数的稳定溶液与(4)中得到的浆体进行混合，继续以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌搅拌60s-90s。
(6)将(3)中所述1/2-3/4份数的稳定溶液与(5)中得到的浆体进行混合，继续以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌搅拌90s-180s，室温静置10-30s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
本发明具有以下优点：
1、本发明是一种环境友好型木材胶黏剂，原料来源广泛，工艺简单，成本较低，并且无甲醛释放。
2、本发明可以实现有机物与地聚物的互穿网络结构，从而提高地聚物的韧性；又可提高地聚物与木质材料的截面相容性，实现两者的物理锁合。
3、本发明的木材胶黏剂不可燃，耐热性强，使用方式为现配现用。
4、本发明可降低集成材人造板在胶黏剂使用的成本，并降低人造板的甲醛释放，更安全可靠。
5、本发明可提高木材的利用率，实现小材大用、劣材优用。
6、本发明的制备方法简单，实验设备要求较低，生产周期较短，节约时间成本与工艺成本。
附图说明
图1为本发明实施例3地质聚合物基木材胶黏剂常温固化后的微观形貌图。
图2为本发明实施例3地质聚合物基木材胶黏剂常温固化后的元素分布图。
图3为本发明实施例2地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的胶合界面形貌微观形貌图。
图4为本发明实施例2地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的胶合界面形貌元素分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，其目的在于有助于更好地理解本发明的内容，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例1
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1)将46.7份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将2份的硅烷偶联剂KH-550加入到10份的苯丙乳液中，以转速500rpm磁力搅拌30min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)向(4)其中加入1/2质量份数(3)中的稳定混合溶液，继续以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌搅拌90s。
(6)向(5)中的浆体中继续加入剩余(3)中得到的浆体进行混合，搅拌60s，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
实施例2
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1将46.7份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将2份的硅烷偶联剂KH-550加入到10份的苯丙乳液中，以转速500rpm磁力搅拌30min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)向(4)其中加入1/2质量份数(3)中的稳定混合溶液，继续以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌搅拌90s。
(6)向(5)中的浆体中继续加入剩余(3)中得到的浆体进行混合，搅拌60s，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
实施例3
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1)将46.7份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将2份的硅烷偶联剂KH-550加入到10份的苯丙乳液中，以转速500rpm磁力搅拌30min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)向(4)其中加入1/2质量份数(3)中的稳定混合溶液，继续以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌搅拌90s。
(6)向(5)中的浆体中继续加入剩余(3)中得到的浆体进行混合，搅拌60s，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
实施例4
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1)将46.7份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将2份的硅烷偶联剂KH-550加入到10份的苯丙乳液中，以转速500rpm磁力搅拌30min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)向(4)其中加入1/2质量份数(3)中的稳定混合溶液，继续以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌搅拌90s。
(6)向(5)中的浆体中继续加入剩余(3)中得到的浆体进行混合，搅拌60s，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
实施例5
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1)将46.7份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将2份的硅烷偶联剂KH-550加入到10份的苯丙乳液中，以转速500rpm磁力搅拌30min进行混合，形成稳定的溶液。
(4)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体。
(5)向(4)其中加入1/2质量份数(3)中的稳定混合溶液，继续以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌搅拌90s。
(6)向(5)中的浆体中继续加入剩余(3)中得到的浆体进行混合，搅拌60s，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
对照例
一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材,其配方以质量份数比计为：
(1)将46.7份份氢氧化钠溶于100份蒸馏水中以转速500rpm磁力搅拌30min，冷却至室温后，定容成浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液；
(2)将上述95mL浓度为11.7mol/L的氢氧化钠水溶液与220mL模数为2.3的硅酸钠水溶液以转速1000rpm磁力搅拌120min进行混合，室温下静置24h即得到所需要的碱激发剂。
(3)将(2)中所得的碱激发剂与过1000目偏高岭土混合，在水泥砂浆搅拌机中以自转速度150rpm，公转速度80rpm搅拌240s，充分混合直至均匀，室温静置15s，即得地质聚合物基木材胶黏剂。
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm。
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫。指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)。
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm。
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃。
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。实验例1地质聚合物基木材胶黏剂的微观形貌及元素分析
本实验例从常温固化后的实施例1-5中对地质聚合物基木材胶黏剂进行取样，经干燥、喷金后，利用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)检测常温固化后的实施例1-5的微观形貌及元素分布。SEM微观扫描图如图1所示。EDS的元素分布如如图2所示，其中蓝、绿色代表Si、Al元素，浅蓝代表C元素。
结果表明，实施例1-5地聚物基木材胶黏剂中的偏高岭土(Si、Al元素)与苯丙乳液(C元素)相互渗透，形成互穿网络结构，有机掺杂物成功地对地质聚合物基木材胶黏剂的无机基体进行了有机掺杂。
实验例2地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的剪切性能测试
本实验例以地质聚合物基木材胶黏剂胶合杉木指接材制备集成材，平均施胶量为400g/m2，参照GB/T26899-2011《结构用集成材》标准，利用胶层剪切强度及胶接界面SEM-EDS检测实施例1-5及对照例制备的地质聚合物基木材胶黏剂的胶合性能。SEM微观扫描图为图3。EDS的元素分布如图4所示，其中，其中，蓝、绿色代表Si、Al元素，浅蓝色代表C元素。
地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的剪切强度结果如表1所示。
表1地质聚合物基木材胶黏剂制集成材的剪切强度实验结果
结果表明，实验例1-5的平均航剪切强度明显高于对照例的剪切强度。苯丙乳液掺杂与硅烷偶联可以明显提高地聚物基木材胶黏剂与杉木的胶接强度。
由实施例1-5与杉木的胶合界面SEM-EDS可见，偏高岭土基地聚物木材胶黏剂与木材的胶合依靠木材表面木纤维与地聚物表层相互缠绕粘结的物理结合地聚物中的Si与Al元素与木材中的C元素相互渗透，实现机械互锁，从而提高胶合强度。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，本领域技术人员应该理解的是，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，其配方以质量份数比计为：
2.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述碱激发剂包括下述重量份的原料：碱性金属氧化物水溶液17.5-70份及硅酸钠水溶液(水玻璃)70-210份。
3.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂基体原料为偏高岭土，该基体原料经X射线荧光光谱分析(XRF)测定的Al2O3及SiO2含量之和占原料的90％-100％。
4.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂基体原料的粒度为100-3000目。
5.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂有机掺杂物为苯丙乳液。
6.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂有机掺杂物的初始状态为液态单质、溶液、溶胶、粉末等一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂的碱激发剂为碱金属水溶液与硅酸盐水溶液的混合物；其中，所述碱金属水溶液为氢氧化钠水溶液，所述硅酸盐水溶液为硅酸钠水溶液(俗称水玻璃)。
8.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述胶黏剂的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
9.根据权利要求1所述的一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材，其特征在于，所述木材原料为针叶材，包括杉木、落叶松、云杉、马尾松等。
10.一种环保高性能地质聚合物基木材胶黏剂制集成材制备方法，含有权利要求1至9的配方配比，其特征在于步骤如下：
(1)将25-75份碱金属氢氧化物溶于100份蒸馏水中以转速100-1000rpm磁力搅拌20-50min，冷却至室温后，定容成浓度为6-18mol/L的碱金属水溶液；
(2)将上述100-300mL浓度为6-18mol/L的碱金属水溶液与250-750mL模数为1.5-3.5的硅酸盐水溶液以转速500-1500rpm磁力搅拌60-120min进行混合，室温下静置12-24h即得到模数为1-3的碱激发剂；
(3)将1份数的偶联剂加入到1份数的有机掺杂物加中，以转速100-1500rpm磁力搅拌20-50min进行混合，形成稳定的溶液；
(4)将(2)中所述溶液与基体原料混合在水泥砂浆搅拌机中以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌60s-90s，充分混合直至呈现粘稠状浆体；
(5)将(3)中所述1/4-1/2份数的稳定溶液与(4)中得到的浆体进行混合，继续以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌搅拌60s-90s；
(6)将(3)中所述1/2-3/4份数的稳定溶液与(5)中得到的浆体进行混合，继续以自转速度140-285rpm，公转速度62-125rpm搅拌搅拌90s-180s，室温静置10-30s，即得地质聚合物基木材胶黏剂；
(7)坯料选材，按照标准：木材之间的含水率为12％，含水率差不得超过±3％；除去节子、裂纹腐朽等缺陷后断料长度不得小于150mm，进行选材。锯解刨光得板材厚度为集成材木条宽度、板材纵剖的宽度为集成材的厚度，宽度/厚度差不超过1cm；
(8)选取纹理、色泽一致或相近的木条放置于一根指接条上，使用自动梳齿榫开榫机进行开榫，指榫长度为10-15mm，所加工指榫在对接后同一平面内出现总体度小于等于0.5mm(同一厚度情况下)；
(9)用刨光机四面刨光指接条，避免表面出现啃头、钝棱等缺陷，相邻表面互相垂直，厚度差小于等于0.5mm；
(10)用压缩空气清理指榫，将(6)中的胶黏剂按照300-400g/m2的施胶量双面涂胶与指榫表面，涂胶完毕的指榫在一个班次内进行加压胶接制备成垂直型指接层板，保压时间为10-30s，压力限值为11-12MPa，保压温度为10-20℃；
(11)使用(6)中的胶黏剂对指接条进行组坯面拼，选用原来的对开材进行坯料对接，清理表面异物，以300-400g/m2的施胶量双面涂胶使得加压后挤出的胶液在整个胶缝两侧形成完整的固化胶层，制备得地质聚合物基木材胶黏剂制集成材。
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|---|---|---|---|---|
| CN102587579A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-18 | 南京工业大学 | 一种空芯层板胶合木圆木柱及制备方法 |
| US20170334779A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | The Catholic University Of America | Pumpable geopolymer composition for well sealing applications |
| CN109181585A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-11 | 湖南绿达新材料有限公司 | 一种木质素基无醛胶黏剂及其制备方法 |
| CN109251682A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-22 | 北京林业大学 | 一种地质聚合物基木材胶粘剂及其制备方法和应用 |
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2020
- 2020-01-10 CN CN202010027503.3A patent/CN113122149A/zh active Pending
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