CN113583601B - 一种胶合板用防水防腐面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶合板用防水防腐面胶,由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚100‑200份、甲醛150‑300份、碱水30‑60份、纳米蒙脱土3‑8份、改性纳米纤维素4‑10份。本发明还公开该面胶的制备方法,包括以下步骤:S1:将甲醛放入反应釜中,开汽升温,加入苯酚,机械搅拌,加入碱水,升高温度,继续搅拌;S2:加入纳米蒙脱土,机械搅拌,加入改性纳米纤维素,继续搅拌,冷却至室温,超声分散;S3:放入真空箱中去除气泡,烘干固化,冷却,即得面胶。本发明制备的面胶用于胶合板,能显著增加其防水和防腐性,增加胶合板适用范围,延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于面胶制备技术领域,具体涉及一种胶合板用防水防腐面胶及其制备方法。
背景技术
胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木,再用胶黏剂胶合而成的三层或多层的板状材料,通常用奇数层单板,并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。
胶合板会受到环境中气候和生物因素的影响而遭破坏。胶合板属多孔性材料,大的孔隙如细胞腔和纹孔等,小的如微纤丝间隙,而且胶合板中又含有许多亲水基团,使得水分很容易渗透到胶合板内部,且与胶合板中某些成分以化学键或氢键形式结合,引起纤丝的润胀,从而使胶合板尺寸发生变化,即胶合板的干缩湿胀性能。更重要的是,胶合板为各向异性材料,各方向上随胶合板含水率变化而不均匀胀缩,易产生翘曲、变形、开裂等缺陷,极大地制约了胶合板的应用范围。目前市面上使用的胶合板大多防腐能力差,在长时间使用下,胶合板易被腐蚀,发生霉变,影响外观,长此以往甚至造成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶合板用防水防腐面胶及其制备方法,使用本发明面胶的胶合板,可以显著提升防水和防腐性能,扩大使用范围,延长使用寿命。
为实现上述目的本发明采取如下技术方案:
一种胶合板用防水防腐面胶,由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚 100-200份、甲醛150-300份、碱水30-60份、纳米蒙脱土3-8份、改性纳米纤维素4-10份。
进一步,所述的碱水由氢氧化钠和水按照质量比为6-8:25-35混合而成。
进一步,所述的纳米蒙脱土50-80nm。
进一步,所述的改性纳米纤维素的制备方法为:将改性剂配置成质量分数为 60-70%的水溶液,加入纳米纤维素,超声分散。
进一步,所述的改性剂为双十二烷基二甲基溴化铵。
进一步,所述的超声分散功率为200-500W,时间为30-60min。
一种胶合板用防水防腐面胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:甲醛放入反应釜中,开汽升温至40-60℃,向反应釜中加入苯酚,机械搅拌0.4-0.6h,加入氢氧化钠,同时加入碱水,升高温度至80-90℃,继续搅拌 0.5-1h;
S2:加入纳米蒙脱土,机械搅拌1-2h,加入改性纳米纤维素,继续搅拌1-2h,冷却至室温,超声分散;
S3:放入真空箱中去除气泡,80℃-90℃下烘干固化,冷却至室温,即得面胶。
进一步,步骤S1与S2中的机械搅拌转速为400-600r/min。
进一步,步骤S2中,超声分散功率为300-600W,时间为60-80min。
进一步,步骤S3中,真空条件为700-900Pa,温度为70-80℃。
本发明与现有技术相比有益效果为:
1.本发明中,使用甲醛、苯酚为主料合成酚醛树脂,加入了纳米蒙脱土,纳米蒙脱土是一种多层叠合片状结构的材料,由两层硅氧四面体夹杂一层铝氧八面体构成,纳米蒙脱土具有极大的比表面积和表面能,因此分散的纳米蒙脱土在加入面胶后,对胶合板进行涂胶时,能够充分吸附在胶合板的表面,防止涂胶层与空气过多接触而吸收空气中的水分,增加了胶合板的防水性;纳米蒙脱土的中的微细颗粒均匀分布在面胶内,填充面胶结构中的孔隙和毛细孔,不仅能填充面胶中大孔径的多害孔,还能够填充小孔径的微害孔,从而增加了面胶空间间隙的填充,增加了面胶基体内部的渗透阻力,限制水分和腐蚀物质进入面胶内部,增加了面胶的防水性和防腐性;此外,纳米蒙脱土片层的结构的存在,能够阻碍水分子透过面胶的路径,使得面胶防水性提高。
2.在煤、石油和天然气等不可再生资源日益枯竭的现状下,充分开发利用可再生资源成为必然趋势。天然纤维素是地球上最丰富的生物质资源,是自然界中分布最广的生物高分子,它存在于各种各样的生物如植物、动物以及一些细菌等中。纳米纤维素是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素,它不仅具有具有纳米颗粒的特征,还具有一些独特的性能。本发明的面胶原料中添加了改性纳米纤维素,利用了纳米纤维素具有大比表面积、高表面活性的优点;纳米纤维素中高度分散的纳米粒子可以填充面胶基体中的微纳米孔,以限制导致腐蚀的水分和电解质渗透;纳米纤维素还可以在面胶基体中产生涂层中形成复杂曲折的渗透扩散路径,使腐蚀介质的扩散路径曲折,难以到达面胶基体,增加防腐性;此外,纳米纤维素还可以使电子迁移到涂层中,减缓氧化还原和涂层分层,防止化学腐蚀;并且,纳米纤维素可在面胶表面形成一层稳定的气体薄膜,制成双疏性界面,既可防水,又可防油、防污。但是纳米纤维素含有大量亲水性的-OH基团,容易团聚,在面胶基体中的分散度不足;本发明采用改性剂双十二烷基二甲基溴化铵对纳米纤维素改性,双十二烷基二甲基溴化铵含有的烷基链能够将疏水尾部导向纳米纤维素表面,使其疏水,从而使面胶具有防水功能;同时,双十二烷基二甲基溴化铵的阳离子与纳米纤维素表面的负电荷效应之间具有很高的静电相互作用,能够增强纳米纤维素的吸附能力,从而使纳米纤维素在面胶基体中实现更均匀的分散,避免团聚。
3.本发明中的纳米蒙脱土与改性纳米纤维素合用,纳米蒙脱土具有良好的可接枝性,改性纳米纤维素表面具有大量的共价键,它能够接枝到纳米蒙脱土片层上,促进其在面胶中的分散;纳米蒙脱土可以增加改性纳米纤维素结构的致密化程度,从而增强纳米纤维素的防水防腐效果;经接枝后的纳米纤维素和纳米蒙脱土与面胶涂层实现良好的结合,并均匀分散至面胶之中,保证了面胶的结构稳定性,防止长时间使用而导致胶合板防水防腐性能下降;二者的填充可使面胶体系孔隙率降低,使面胶结构致密度增大,从而提高防水性;纳米蒙脱土与改性纳米纤维素在面胶基体中均匀分散,能够增加纳米颗粒与面胶基体的接触面积,形成空间网络结构,有从而提高胶合板防水性能;纳米蒙脱土和改性纳米纤维素还可以起到协同的阻隔作用,可以延缓水、氧气和腐蚀离子的渗透扩散,即使腐蚀物质进入到面胶,想到达胶合板需要更长时间,以增加胶合板抗腐蚀性和耐久性,适用范围大。
4.本发明的制备方法中,使用超声分散使纳米粒子带电粒子个数增加,从而使电导率增加,增加防腐性。超声分散后还可以较大幅度地弱化纳米粒子间的纳米作用能,有效地防止纳米粒子团聚,使之充分分散,增加面胶的张力,使胶合板增韧,机械强度提高。
具体实施方式
在进一步描述本发明具体实施方式之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
一种胶合板用防水防腐面胶,由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚100 份、甲醛200份、由氢氧化钠和水按照质量比为8:25混合而成的碱水30份、粒径为50nm的纳米蒙脱土8份、改性纳米纤维素4份。
所述的改性纳米纤维素的制备方法为:将双十二烷基二甲基溴化铵配置成质量分数为60%的水溶液,加入纳米纤维素,超声分散30min,功率为300w。
一种胶合板用防水防腐面胶的制备方法,包括以下步骤:
S1:甲醛放入反应釜中,开汽升温至50℃,向反应釜中加入苯酚,600r/min 转速下机械搅拌0.4h,加入碱水,升高温度至80℃,继续搅拌0.5h;
S2:加入纳米蒙脱土,600r/min转速下机械搅拌1.5h,加入改性纳米纤维素,继续搅拌1.5h,冷却至室温,超声分散60min,功率为300W;
S3:放入条件为700Pa,温度为70℃的真空箱中去除气泡,85℃下烘干固化,冷却至室温,即得面胶。
实施例2
一种胶合板用防水防腐面胶,由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚150 份、甲醛300份、由氢氧化钠和水按照质量比为7:35混合而成的碱水45份、粒径为80nm的纳米蒙脱土3份、改性纳米纤维素10份。
所述的改性纳米纤维素的制备方法为:将双十二烷基二甲基溴化铵配置成质量分数为70%的水溶液,加入纳米纤维素,超声分散60min,功率为200w。
一种胶合板用防水防腐面胶的制备方法,包括以下步骤:
S1:甲醛放入反应釜中,开汽升温至60℃,向反应釜中加入苯酚,400r/min 转速下机械搅拌0.6h,加入碱水,升高温度至90℃,继续搅拌1h;
S2:加入纳米蒙脱土,400r/min转速下机械搅拌1h,加入改性纳米纤维素,继续搅拌1h,冷却至室温,超声分散80min,功率为600W;
S3:放入条件为800Pa,温度为80℃的真空箱中去除气泡,80℃下烘干固化,冷却至室温,即得面胶。
实施例3
一种胶合板用防水防腐面胶,由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚200 份、甲醛150份、由氢氧化钠和水按照质量比为7:30混合而成的碱水60份、粒径为70nm的纳米蒙脱土5份、改性纳米纤维素6份。
所述的改性纳米纤维素的制备方法为:将双十二烷基二甲基溴化铵配置成质量分数为65%的水溶液,加入纳米纤维素,超声分散45min,功率为500w。
一种胶合板用防水防腐面胶的制备方法,包括以下步骤:
S1:甲醛放入反应釜中,开汽升温至40℃,向反应釜中加入苯酚,500r/min 转速下机械搅拌0.5h,加入碱水,升高温度至85℃,继续搅拌1.5h;
S2:加入纳米蒙脱土,500r/min转速下机械搅拌2h,加入改性纳米纤维素,继续搅拌2h,冷却至室温,超声分散70min,功率为400W;
S3:放入条件为900Pa,温度为75℃的真空箱中去除气泡,90℃下烘干固化,冷却至室温,即得面胶。
对比例1
与实施例3基本相同,唯有不同的是,制备面胶的原料中,未添加纳米蒙脱土和改性纳米纤维素。
对比例2
与实施例3基本相同,唯有不同的是,制备面胶的原料中,未添加改性纳米纤维素
对比例3
与实施例3基本相同,唯有不同的是,制备面胶的原料中,未添加纳米蒙脱土
对比例4
与实施例3基本相同,唯有不同的是,制备面胶的原料中,纳米纤维素不进行改性。
对比例5
与实施例3基本相同,唯有不同的是,制备面胶的步骤中,未进行超声分散。
性能测试试验
将实施例1-3和对比例1-5的面胶涂覆于胶合板的上表面,根据GB/T17657-2013和GB/T13942.2-2009中记载的方法,进行吸水厚度膨胀率及24h 吸水率的防水性和防腐测试。结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-5的面胶施胶后的防水和防腐性能
(1)由表1可知,采用本发明的面胶对胶合板进行涂胶,胶合板的防水性和防腐性均有优异的效果;
(2)由实施例3与对比例1相比,制备面胶的原料中未加入纳米蒙脱土和改性纳米纤维素,吸水厚度膨胀率上升了5.1%,24h吸水率上升了43.4%。
(3)由实施例3与对比例2相比,制备面胶的原料中未加入改性纳米纤维素,吸水厚度膨胀率上升了1.9%,24h吸水率上升了19.2%。
(4)由实施例3与对比例3相比,制备面胶的原料中未加入纳米蒙脱土,吸水厚度膨胀率上升了2.2%,24h吸水率上升了17.4%。
(5)由此可以计算,纳米蒙脱土与改性纳米纤维素两者共同作用比二者单独使用时,吸水厚度膨胀率下降了:[5.1-(1.9+2.2)]/(1.9+2.2)*100%=24%;24h吸水率下降了:[43.4-(19.2+17.4)]/(19.2+17.4)*100%=18%。可见,纳米蒙脱土与改性纳米纤维素合用可以协同降低吸水厚度膨胀率及24h吸水率,显著增加胶合板防水性能。
(6)防腐性试验中,与实施例3相比,未加入纳米蒙脱土和改性纳米纤维素的对比例1截面有50%~75%腐蚀,未加入纳米纤维素的对比例2与未加入纳米蒙脱土对比例3截面均有10%~30%腐蚀,可见,纳米蒙脱土与改性纳米纤维素合用,可以协同提升胶合板防腐性能。
这是由于纳米蒙脱土具有良好的可接枝性,改性纳米纤维素表面具有大量的共价键,它能够接枝到纳米蒙脱土片层上,促进其在面胶中的分散;纳米蒙脱土可以增加改性纳米纤维素结构的致密化程度,从而增强纳米纤维素的防水防腐效果;经接枝后的纳米纤维素和纳米蒙脱土与面胶涂层实现良好的结合,并均匀分散至面胶之中,保证了面胶的结构稳定性,防止长时间使用而导致胶合板防水防腐性能下降;二者的填充可使面胶体系孔隙率降低,使面胶结构致密度增大,从而提高防水性;纳米蒙脱土与改性纳米纤维素在面胶基体中均匀分散,能够增加纳米颗粒与面胶基体的接触面积,形成空间网络结构,从而提高胶合板防水性能;纳米蒙脱土和改性纳米纤维素还可以起到协同的阻隔作用。
(7)由实施例3与对比例4-5相比,各项数据均有所下降,不能达到本发明的效果。
这是由于纳米纤维素含有大量亲水性的-OH基团,容易团聚,在面胶基体中的分散度不足;本发明采用改性剂双十二烷基二甲基溴化铵对纳米纤维素改性,双十二烷基二甲基溴化铵含有的烷基链能够将疏水尾部导向纳米纤维素表面,使其疏水,从而使面胶具有防水功能;同时,双十二烷基二甲基溴化铵的阳离子与纳米纤维素表面的负电荷效应之间具有很高的静电相互作用,能够增强纳米纤维素的吸附能力,从而使纳米纤维素在面胶基体中实现更均匀的分散,避免团聚。
另外,超声分散后还可以使纳米粒子带电粒子个数增加,从而使电导率增加,增加防腐性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:由包括以下重量份的原料制备而成:苯酚100-200份、甲醛150-300份、碱水30-60份、纳米蒙脱土3-8份、改性纳米纤维素4-10份;
所述的改性纳米纤维素的制备方法为:将改性剂配置成质量分数为60-70%的水溶液,加入纳米纤维素,超声分散;
所述的改性剂为双十二烷基二甲基溴化铵;
所述胶合板用防水防腐面胶的制备方法,包括以下步骤:
S1:将甲醛放入反应釜中,开汽升温至40-60℃,向反应釜中加入苯酚,机械搅拌0.4-0.6h,加入碱水,升高温度至80-90℃,继续搅拌0.5-1h;
S2:加入纳米蒙脱土,机械搅拌1-2h,加入改性纳米纤维素,继续搅拌1-2h,冷却至室温,超声分散;
S3:放入真空箱中去除气泡,80℃-90℃下烘干固化,冷却至室温,即得面胶。
2.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:所述的碱水由氢氧化钠和水按照质量比为6-8:25-35混合而成。
3.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:所述的纳米蒙脱土的粒径为50-80nm。
4.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:所述的超声分散功率为200-500W,时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:步骤S1与S2中的机械搅拌转速为400-600r/min。
6.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:步骤S2中,超声分散功率为300-600W,时间为60-80min。
7.根据权利要求1所述的胶合板用防水防腐面胶,其特征在于:步骤S3中,真空条件为700-900Pa,温度为70-80℃。
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