CN114290470A

CN114290470A - 木质复合材料的制造方法

Info

Publication number: CN114290470A
Application number: CN202111654377.5A
Authority: CN
Inventors: 张亚慧; 于文吉; 齐越; 孙玉慧; 祝荣先; 任丁华; 黄宇翔; 余养伦; 张亚梅
Original assignee: Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Current assignee: Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-08

Abstract

本发明涉及一种木质复合材料的制造方法。所述制备方法包括以下步骤：获取木质材料单元；将胶黏剂组分、防水剂与所述木质材料单元混合，得到混合前体；将所述混合前体进行铺装，得到成型体；对所述成型体进行热压，得到木质复合材料。本发明的木质复合材料的力学性能优异，甲醛释放量低。本发明的木质复合材料的制备方法能够实现无醛胶黏剂在线交联，达到了胶黏剂在线合成交联与板材制备同步完成，实现板材制造无醛化、节能化和绿色化生产。

Description

木质复合材料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种木质复合材料的制备方法，属于木质材料领域。

背景技术

木材作为传统的材料，一直为人类所利用。随着自然资源中大径级木材的减少、人类对材料需求和性能要求的提高以及科学技术的进步，木材利用方式从原始的原木利用逐渐发展到锯材、单板、刨花、纤维和化学成分的利用。从19世纪末开始，集成材在瑞士得到应用；20世纪40年代出现刨花板；60年代以后，定向刨花板、单板层材、重组木等非单板型的人造板相继出现。世界各国对木质复合材料的研究取得了很大的进展。

现有木质复合材料存在甲醛污染问题，同时无醛木质复合材料主要以豆基蛋白胶黏剂和异氰酸酯为胶黏剂进行制备，两种首先都需要进行合成胶黏剂，然后再进行木质复合材料制备，在此过程中，蛋白胶黏剂存在贮存期短、粘度大、固含量低等问题，给木质复合材料制造造成诸多不便；异氰酸酯由于合成过程中需要真空合成，造成产品成本高，同时由于活性问题，必须对表面进行脱模才能完成木质复合材料制备。

引用文献1公开了一种高强度定向刨花板及其制造方法。其制造方法包括下述步骤：采用刨片机制备表芯层刨花；将刨花进行干燥并施加多亚甲基多苯酚异氰酸酯；然后将芯层和表层刨花按照一定比例和一定角度进行铺装组坯，然后将板坯组坯喷水和脱模剂进行热压制备出一种高强度定向刨花板，该制造方法存在板材的表面粗糙而无法直接涂饰贴面，并且其得到的木质复合材料由于使用多亚甲基多苯酚异氰酸酯作为胶黏剂，因此，合成过程中需要真空合成，造成产品成本高，同时由于异氰酸酯活性问题，在压制过程中必须对表面进行脱模才能完成木质复合材料制备，同时由于异氰酸酯固化后胶层脆性大，在后期贴面的过程中，存在蹦边、干花等质量问题。

因此，研究一种木质复合材料力学性能优异，甲醛释放量低，且能够实现无醛胶黏剂在线交联的木质复合材料，成为亟待解决的技术问题。

引用文献：

引用文献1：CN107984589A

发明内容

发明要解决的问题

鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：现有木质复合材料存在甲醛污染，同时无醛木质复合材料主要以豆基蛋白胶黏剂和/或异氰酸酯胶黏剂进行制备，两种首先都需要进行合成胶黏剂，然后再进行木质复合材料制备，在此过程中，豆基蛋白胶黏剂存在贮存期短、粘度大、固含量低等问题，本发明首先提供一种木质复合材料，本发明的木质复合材料力学性能优异，甲醛释放量低。

进一步地，本发明还提供一种木质复合材料的制备方法，该制备方法能够实现无醛胶黏剂在线交联，达到了胶黏剂在线合成交联与板材制备同步完成，实现板材制造无醛化、节能化和绿色化生产。

用于解决问题的方案

本发明提供一种木质复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

获取木质材料单元；

将胶黏剂组分、防水剂与所述木质材料单元混合，得到混合前体；

将所述混合前体进行铺装，得到成型体；

对所述成型体进行热压，得到木质复合材料。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述木质材料单元包括刨花和/或纤维；

优选地，所述刨花的厚度为0.2-1.2mm，所述刨花的长度为15-200mm，所述刨花的宽度为6-50mm；所述纤维的目数为40目-100目。

根据本发明所述的制备方法，其中，以干基计，所述胶黏剂组分的质量为所述木质材料单元质量的3％-15％。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述胶黏剂组分包括豆基蛋白胶黏剂和/或异氰酸酯胶黏剂；优选地，所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述豆基蛋白胶黏剂包括大豆蛋白制品、改性剂和交联剂；其中，以所述大豆蛋白制品的总质量为100％计，所述改性剂的含量为0.5-10％，所述交联剂的含量为25-100％；

优选地，所述胶黏剂组分不含溶剂。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述大豆蛋白制品包括大豆组织蛋白粉、转基因大豆蛋白粉、大豆蛋白脱脂粉、大豆蛋白脱脂脱腥粉中的一种或者两种以上的组合，其中所述大豆蛋白制品的目数为20目-200目。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述改性剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钡中的一种或两种以上的组合。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述交联剂包括聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述防水剂包括石蜡，所述防水剂的质量为所述木质材料单元质量的0.5-5％。

根据本发明所述的制备方法，其中，所述热压的温度为130-220℃，所述热压的压力为1-5MPa，所述热压的时间为5s/mm-60s/mm。

发明的效果

本发明的木质复合材料的力学性能优异，甲醛释放量低。

本发明的木质复合材料的制备方法能够实现无醛胶黏剂在线交联，达到了胶黏剂在线合成交联与板材制备同步完成，实现板材制造无醛化、节能化和绿色化生产。

附图说明

图1示出了本发明的大豆蛋白组织蛋白粉、交联剂、豆基蛋白胶黏剂和固化后的豆基蛋白胶黏剂的红外光谱测试结果；

图2示出了差示扫描量热仪(DSC)测量的豆基蛋白胶黏剂的固化性能。

具体实施方式

以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：

本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。

本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。

本说明书中，所述“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。

本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。

本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。

本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。

本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。

获取木质材料单元；

将所述混合前体进行铺装，得到成型体；

对所述成型体进行热压，得到木质复合材料。

本发明的制备方法首先需要获取木质材料单元。在一些具体的实施方案中，本发明的所述木质材料单元包括刨花和/或纤维。

对于刨花，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些刨花。作为优选，本发明的刨花可以是旋切刨花或刨切刨花。旋切刨花可以为旋切单板锯解而成，因刨花的形状和尺寸会影响板材的性能和方法，而采用旋切锯解的方法可以得到规则刨花，尺寸均匀，表面光滑，质量好，为定向复合材料提供了材料基础，同时也实现了旋切单板制造木质定向复合材料的连续高效化生产。

本发明的刨花可以是由木材旋切单板锯切和/或刨切而成。具体地，所述木材旋切单板或木材刨切可以是采用速生林木材为原料，例如：杨木、杉木、辐射松、桉木、落叶松、花旗松、柳杉、水杉或云杉等。

本发明对刨花的尺寸不作特别限定，可以是本领域中常用的一些尺寸。具体地，本发的所述刨花的厚度可以为0.2-1.2mm，所述刨花的长度为15-200mm，所述宽度为6-50mm。

对于纤维，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些纤维素。一般而言，纤维是分离的木质纤维或纤维束。制取纤维的原料主要来自森林采伐剩余物，如枝桠、梢头、小径材等；以及木材加工剩余物或城市木质材料废弃物，如板边、刨花、锯末、间伐材、废旧混凝土模板、废旧木制家具等。

在一些具体的实施方案中，本发明的所述纤维的目数为40目～100目，当纤维的目数为40目～100目时，纤维可形成均匀可控的交织搭接，从而可在保证制品较好力学性能的前提下，降低板材密度或减小施胶量，实现优质经济效益最大化。

进一步，将胶黏剂组分、防水剂与所述木质材料单元混合，得到混合前体。对于混合的方式，本发明不作特别限定，可以根据需要进行混合。具体地，可以通过施加管道将胶黏剂、防水剂喷于木质材料单元中搅拌均匀，得到混合前体。

在一些具体的实施方案中，以干基计，所述胶黏剂组分的质量为所述木质材料单元质量的3％-15％，例如：4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％等；胶黏剂组分的质量为所述木质材料单元质量的3％-15％时，可以实现胶黏剂含量与制品质量等级的合理匹配，达到合理利用原材料降低成本的效果。

具体地，在本发明中，所述胶黏剂组分包括豆基蛋白胶黏剂和/或异氰酸酯胶黏剂。优选地，所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。二苯基甲烷二异氰酸酯与传统的脲醛胶相比，具有无醛添加、内结合强度高和防水性能优越的特点。

在本发明中，所述豆基蛋白胶黏剂包括大豆蛋白制品、改性剂和交联剂；其中，以所述大豆蛋白制品的总质量为100％计，所述改性剂的加入量为0.5-10％，例如：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％等；所述交联剂的加入量为25-100％，例如：30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％等。当所述改性剂的加入量为0.5-10％，所述交联剂的加入量为25-100％时，交联剂可以与改性剂在兼顾成本的前提下，实现适宜于木质复合材料性能的最优化控制，并到达相应领域产品的性能需求。

在本发明中，改性剂的加入可使大豆蛋白质分子链发生断裂，形成小分子链，为二次交联提供基础，同时可为交联剂与大豆蛋白质分子以及木质材料反应提供环境，起到催化作用。交联剂的加入可使大豆蛋白分子、交联剂与木材分子发生共聚合，形成不溶不熔大分子。

优选地，所述胶黏剂组分中不含有水等溶剂。

具体地，在本发明中，所述大豆蛋白制品包括大豆组织蛋白粉、转基因大豆蛋白粉、大豆蛋白脱脂粉、大豆蛋白脱脂脱腥粉等中的一种或者两种以上的组合。其中所述大豆蛋白制品的目数为20目-200目。所述改性剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钡中的一种或两种以上的组合。所述交联剂包括聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷。

具体地，在本发明中，所述防水剂包括石蜡，以干基计，所述防水剂的质量为所述木质材料单元质量的0.5％-5％，例如：1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％等；在本发明中，防水剂具有在保证板材强度的前提下提高板材防水性能的功能，从而实现板材在湿热环境下的不变形和不开裂。

进一步，本发明通过将所述混合前体进行铺装，得到成型体。对于铺装的方式，本发明不作特别限定，可以根据需要进行铺装。具体地，可以采用分层铺装的方式进行铺装。

在一些具体的实施方案中，所述木质复合材料包括第一表层、第二表层和芯层。所述芯层通过采用机械铺装和/或气流铺装对刨花或纤维进行铺装。所述第一表层和/或第二表层可以通过机械铺装的方式对刨花或纤维进行铺装。

具体地，芯层中，木质材料单元占铺装质量的比例为10％-60％，例如：20％、30％、40％、50％等；第一表层和第二表层中，木质材料单元占铺装质量的比例为40％-90％，例如：50％、60％、70％、80％等。在本发明中，所述木质材料单元的铺装密度为560-900kg/m³，例如：600kg/m³、650kg/m³、700kg/m³、750kg/m³、800kg/m³、850kg/m³等。

最后，通过对所述成型体进行热压，得到木质复合材料。本发明采用的热压方式为热进热出的方式，即将成型体直接送入热压机进行连续式加压加热压制，达到预定时间后直接泄压冷却出板，在成型过程中，胶黏剂经历了黏流态、橡胶态、玻璃态以及玻璃态内的固相反应，实现固化，内部胶合界面形成，实现了节能高效生产。

具体地，在本发明中，所述热压的温度为130-220℃，例如：140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃等；所述热压的压力为1-5MPa，例如：1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa等，所述热压的时间为5s/mm-60s/mm，例如：10s/mm、20s/mm、30s/mm、40s/mm、50s/mm等。

实施例

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。

实施例1

采用旋切辐射松刨花为芯层原料，刨花的尺寸长度约为150mm，宽度约为20mm，厚度约为0.60～0.80mm。采用刨切辐射松刨花为表层原料，刨花的尺寸长度为长度约为50mm，宽度约为20mm，厚度约为0.5-0.9mm。

采用转基因大豆蛋白粉、氢氧化钠、聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷为豆基蛋白胶黏剂，其中，转基因大豆蛋白粉的目数为50目，以所述转基因大豆蛋白粉的总质量为100％计，所述氢氧化钠的加入量为1.5％，聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷的加入量为42.5％。

将上述豆基蛋白胶黏剂分别通过施加管道喷于旋切辐射松刨花和刨切辐射松单元的表面。其中，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的8％；豆基蛋白胶黏剂的质量为所述刨切辐射松刨花单元质量的8％。

最后，采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道分别喷于旋切辐射松刨花单元的表面和刨切辐射松刨花的表面。其中，所述防水剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的1.0％，所述防水剂的质量为所述刨切辐射松刨花单元质量的1.0％，得到混合前体。

将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用机械铺装对旋切辐射松刨花进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对刨切辐射松刨花进行铺装，其中，第一表层和第二表层的质量比是1:1。具体地，旋切辐射松刨花单元占铺装质量的40％，刨切辐射松刨花占铺装质量的比例为60％，铺装密度为700kg/m³，得到成型体。

最后，采用接触式热压对所述成型体进行热压，热压的温度为180℃，热压的压力2.5MPa，热压时间36s/mm，得到木质复合材料，木质复合材料的厚度为15mm。

实施例2

采用大豆蛋白脱脂粉、氢氧化钠、聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷为豆基蛋白胶黏剂，其中，大豆蛋白脱脂粉的目数为100目，以所述大豆蛋白脱脂粉的总质量为100％计，所述氢氧化钠的加入量为1.5％，聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷的加入量为42.5％。将上述豆基蛋白胶黏剂分别通过施加管道喷于刨切辐射松刨花单元表面，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述刨切辐射松刨花单元质量的8％。

采用二苯基甲烷二异氰酸酯为旋切辐射松刨花胶黏剂，将二苯基甲烷二异氰酸酯通过施加管道喷于旋切辐射松刨花单元表面，二苯基甲烷二异氰酸酯的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的4％。

采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道分别喷于旋切辐射松刨花和刨切辐射松刨花单元表面；其中，所述防水剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的0.75％，所述防水剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的1.0％，得到混合前体。

将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用机械铺装对旋切辐射松刨花进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对刨切辐射松刨花进行铺装，其中，第一表层和第二表层的质量比是1:1。具体地，旋切辐射松刨花占铺装质量的比例为40％，刨切辐射松刨花占铺装质量的比例为60％，铺装密度为650kg/m³，得到成型体。

最后，采用接触式热压对所述成型体进行热压，热压的温度为180℃，热压的压力2.0MPa，热压时间30s/mm，得到木质复合材料，木质复合材料的厚度为15mm。

实施例3

采用杨木(剥皮)：松木＝95:5的混合纤维为原料，其中40目-50目占26.10％，50目-90目占64.26％，90目-100目占9.64％。

采用大豆蛋白组织蛋白粉、氢氧化钠、聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷为豆基蛋白胶黏剂，其中，大豆蛋白组织蛋白粉的目数为120目，以所述大豆蛋白组织蛋白粉的总质量为100％计，所述氢氧化钠的加入量为5％，聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷的加入量为72.5％。

将上述豆基蛋白胶黏剂分别通过施加管道喷于纤维单元的表面，其中，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述纤维单元质量的10％。

采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道喷于纤维单元的表面，所述防水剂的质量为所述纤维单元质量的2.0％，得到混合前体。

将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用气流铺装对芯层纤维进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对表层纤维进行铺装。具体地，芯层的纤维单元占铺装质量的比例为50％，第一表层和第二表层的纤维单元占铺装质量的比例为50％，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1，铺装密度为750kg/m³，得到成型体。

最后，采用接触式热压对所述成型体进行热压，热压的温度为180℃，热压的压力3.0MPa，热压时间30s/mm，得到木质复合材料，木质复合材料的厚度为12mm。

实施例4

采用大豆蛋白组织蛋白粉、氢氧化钠、聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷为豆基蛋白胶黏剂，其中，大豆蛋白组织蛋白粉的目数为120目，以所述大豆蛋白组织蛋白粉的总质量为100％计，所述氢氧化钠的加入量为5％，聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷的加入量为72.5％。将上述豆基蛋白胶黏剂分别通过施加管道喷于表层纤维单元的表面，其中，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述表层纤维单元质量的10％。

采用二苯基甲烷二异氰酸酯为芯层纤维胶黏剂，将二苯基甲烷二异氰酸酯通过施加管道喷于芯层纤维单元表面，二苯基甲烷二异氰酸酯质量为所述芯层纤维单元质量的4％。

最后，采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道喷于纤维单元表面，所述防水剂的质量为所述纤维单元质量的2.0％，得到混合前体。

然后将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用气流铺装对芯层纤维进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对表层纤维进行铺装。具体地，芯层的纤维单元占铺装质量的比例为60％，第一表层和第二表层的纤维单元占铺装质量的比例为40％，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1，铺装密度为750kg/m³，得到成型体。

对比例1

将1份转基因大豆蛋白粉与5份蒸馏水混合在室温下搅拌均匀，然后将混合物在50℃用0.1份NaOH将其pH值调至10.0后搅拌90min，得到碱改性的转基因大豆蛋白粉。将上述碱改性的转基因大豆蛋白粉1份加入到0.8份聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷中在30℃下搅拌直至搅拌均匀，形成无醛改性豆基蛋白胶黏剂。

将上述豆基蛋白胶黏剂分别通过施加管道喷于旋切辐射松刨花单元的表面和刨切辐射松单元的表面。其中，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的10％；豆基蛋白胶黏剂的质量为所述刨切辐射松刨花单元质量的10％。

最后，采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道分别喷于旋切辐射松刨花单元的表面和刨切辐射松刨花的表面。其中，所述防水剂的质量为所述旋切辐射松刨花单元质量的1.5％，所述防水剂的质量为所述刨切辐射松刨花单元质量的1.0％，得到混合前体。

将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用机械铺装对旋切辐射松刨花进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对刨切辐射松刨花进行铺装，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1。具体地，芯层刨花占铺装质量的比例为40％，表层刨花占铺装质量的比例为60％，铺装密度为700kg/m³，得到成型体。

对比例2

将1份大豆蛋白组织蛋白粉与5份蒸馏水混合在室温下搅拌均匀，然后将混合物在50℃用0.1份NaOH将其pH值调至10.0后搅拌90min，得到碱改性的大豆蛋白组织蛋白粉。将上述碱改性的大豆蛋白组织蛋白粉1份加入到0.8份聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷中在30℃下搅拌直至搅拌均匀，形成无醛改性豆基蛋白胶黏剂。

将上述豆基蛋白胶黏剂通过施加管道喷于纤维单元表面，其中，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述纤维单元质量的10％。

最后，将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用气流铺装对芯层纤维进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对表层纤维进行铺装。具体地，芯层的纤维单元占铺装质量的比例为50％，第一表层和第二表层的纤维单元占铺装质量的比例为50％，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1，铺装密度为750kg/m³，得到成型体。

采用接触式热压对所述成型体进行热压，热压的温度为180℃，热压的压力3.0MPa，热压时间30s/mm，得到木质复合材料，木质复合材料的厚度为12mm。

对比例3

采用二苯基甲烷二异氰酸酯为胶黏剂，将异氰酸酯胶黏剂通过施加管道分别喷于旋切辐射松刨花单元和刨切辐射松刨花单元的表面，异氰酸酯胶黏剂质量为所述旋切辐射松刨花单元和刨切辐射松刨花单元质量的4％。

最后，采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道喷于旋切辐射松刨花单元和刨切辐射松刨花单元的表面，所述防水剂的质量为所述刨花单元质量的0.75％，得到混合前体。

然后将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用气流铺装对旋切辐射松刨花进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对刨切辐射松刨花进行铺装。具体地，旋切辐射松刨花占铺装质量的比例为40％，刨切辐射松刨花占铺装质量的比例为60％，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1，铺装密度为650kg/m³，得到成型体。

最后采用接触式热压对所述成型体进行热压，热压的温度为180℃，热压的压力2.0MPa，热压时间30s/mm，得到木质复合材料，木质复合材料的厚度为15mm。

对比例4

在反应釜中加入100份水、1份氢氧化钠、5份硅酸钠制备成改性剂溶液，然后向改性剂溶液中加入45份大豆蛋白组织蛋白粉在800r/min条件下搅拌10min至无干粉状物质出现，陈放50min后，加入50份聚胺酰胺环氧氯丙烷，在1500r/min条件下搅拌10min，加入1份醋酸及0.5份硫酸亚铁铵，在1600r/min条件下搅拌3min，得到液态无醛大豆胶黏剂。

将上述液态无醛大豆胶黏剂通过施加管道喷于纤维单元表面，豆基蛋白胶黏剂的质量为所述纤维单元质量的10％。

采用二苯基甲烷二异氰酸酯为纤维单元的胶黏剂，将二苯基甲烷二异氰酸酯通过施加管道喷于芯层刨花单元表面，二苯基甲烷二异氰酸酯质量为所述芯层刨花单元质量的4％。

采用石蜡为防水剂，将石蜡通过施加管道喷于纤维单元表面，所述防水剂的质量为所述纤维单元质量的2.0％，得到混合前体。

将混合前体分为第一表层、第二表层和芯层，所述芯层通过采用气流铺装对芯层纤维进行铺装。所述第一表层和第二表层可以通过机械铺装的方式对表层纤维进行铺装。具体地，芯层纤维占铺装质量的比例为60％，表层刨花占铺装质量的比例为40％，其中：第一表层和第二表层的质量比是1:1，铺装密度为750kg/m³，得到成型体。

性能测试

1、豆基蛋白胶黏剂交联表征

利用傅里叶红外分析(Nicolet IS 10,Thermo fisher)采集红外光谱，波数范围是400cm^-1-4000cm^-1，分辨率4cm^-1，扫描32次，室内温度：22-25℃，相对湿度:≤60％。具体样品为大豆蛋白组织蛋白粉、交联剂、豆基蛋白胶黏剂(按实施例3的豆基蛋白胶黏剂的各组分比例混合)和固化后的豆基蛋白胶黏剂(按实施例3的豆基蛋白胶黏剂的各组分比例混合后固化，固化条件为180℃固化6min)为分析样品。测试样品为固体时，则采用KBr压片法，即将需要测试的固体样品与KBr以质量比1:100研磨均匀后压片，放入干燥器中去除水分，再进行红外光谱的测定。测试样品为液体时，则采用液滴法制备胶黏剂样品，样品首先进行冷冻干燥去除水分。试验中首先用压片机压制KBr试片，然后将待测样品涂抹在KBr试片上，放入干燥器中去除水分，再进行红外光谱的测定。

如图1所示，豆基蛋白胶黏剂具有大豆蛋白组织蛋白粉和交联剂的特征峰，而固化的豆基蛋白胶黏剂的特征峰发生了一些变化，1533cm^-1氨基特征峰变弱，这是因为交联剂与蛋白质降解液的游离氨基反应，伯氨基(-NH₂)转变为仲氨基(-NH-)、甚至叔氨基。豆基蛋白胶黏剂的红外光谱在波数1068cm^-1峰强度的降低比较明显，说明在改性剂的作用下蛋白质分子中的二硫键含量有明显降低。

2、热固化性能测试

利用差示扫描量热仪(DSC)用于研究豆基蛋白胶黏剂的固化性能，DSC测量的是与材料内部热转变相关的温度、热流的关系，是通过温度变化来衡量样品吸收或者释放的能量数值(用卡表示)。测度分析样品为大豆蛋白组织蛋白粉和豆基蛋白胶黏剂(按实施例3的豆基蛋白胶黏剂的各组分比例混合)。具体设备为德国NETZSCH差示扫描量热仪(PerkirrElmer DSC)，分析软件NETZSCH Proteus。测试参数如下：

测定仪器：DSC 204F1；升温条件：测试温度范围40-250℃，高纯氮气气氛下(气流量20ml/min)，升温速率10K/min，样品质量5-10mg。

由图2可以看出：豆基蛋白胶黏剂在120-130℃内，出现一个很小的放热峰，主要是蛋白质二硫键断裂所致，但大豆蛋白自身无法化学交联，再形成大分子物质，需要借助于交联剂或者交联树脂，才能形成耐水性胶粘剂。大豆蛋白组织蛋白粉在加入改性剂和交联剂后形成的豆基蛋白胶黏剂混合组分在115-118℃左右出现固化峰。交联剂的加入使得NaOH溶液降解大豆蛋白组织蛋白粉中小分子链更容易通过共聚合更加充分地连接起来，在高温条件下形成大分子产物，大豆蛋白组织蛋白粉与交联剂反应较理想。FTIR和DSC分析证实，交联剂在改性剂的存在下可以与大豆蛋白发生化学反应。

3、无醛木质复合材料的性能测试

密度按照国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行密度的性能检测。刨花板弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率按照GB/T 4897-2015《刨花板》进行性能检测。纤维板弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率按照GB/T 11718-2009《中密度纤维板》进行性能检测。甲醛释放量：按照国家标准GB 18580-2017《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》进行甲醛释放量性能的性能检测。

表1.无醛木质复合材料的性能

由表1可知，本发明的无醛木质复合材料刨花板(实施例1和实施例2)与对比例1相比，在加工工艺上减少了具体合成过程，具有节能提效的作用，在具体指标上，本发明的无醛木质复合材料刨花板(实施例1和实施例2)性能均满足GB/T4897-2015中干燥状态下使用的承载型刨花板(P3型)要求。而对比例性能满足GB/T4897-2015中干燥状态下使用的家具型刨花板(P2型)要求，具有提质增效的作用。

同时本发明的实施例2与对比例3相比，实施例2在弹性模量方面下降了20.25％，因而减少了胶层的脆性，对刨花板后期贴面加工高压下形成缓冲层，减少了蹦边、干花等质量问题。同时实施例2大豆蛋白制品具有低活性，不会在压制过程中与钢带或垫板形成反应，减少了因使用异氰酸酯必须采用脱模剂进行隔离才能完成木质复合材料制备，降低了生产成本。

本发明的无醛木质复合材料纤维板(实施例3和实施例4)与对比例2和对比例4相比，在具体指标上，本发明的无醛木质复合材料纤维板(实施例3和实施例4)性能均满足GB/T 11718-2009中干燥状态下使用的普通中密度纤维板的要求。而对比例2静曲强度性能无法满足GB/T 11718-2009中干燥状态下使用的普通中密度纤维板的要求，对比例4静曲强度和吸水厚度膨胀率性能无法满足GB/T 11718-2009中干燥状态下使用的普通中密度纤维板的要求。

同时，对比例2和对比例4在实际生产中存在由于活性期短，必须在规定的时间内完成压制，造成工艺适应性差的问题，由于对比例2和对比例4的固含量较低，施胶过程中带来额外的水分，为了保证板材质量，防止放炮等现象，造成干燥周期变长和压制速率下降等问题。而实施例3和实施例4没有引入溶剂，因而，本发明的无醛木质复合材料纤维板具有提质增效的作用。

另外，本发明的实施例1-4的无醛木质复合材料均达到GB/T 39600-2021《人造板及其制品甲醛释放量分级》中的E_NF级。

4、总挥发性有机化合物性能

总挥发性有机化合物按照HJ 571-2010《环境标志产晶技术要求人造板及其制品》进行测试。

本发明的实施例1和实施例3的无醛木质复合材料的总挥发性有机化合物为约87μg/m³，实施例2和实施例4的无醛木质复合材料的总挥发性有机化合物为约83μg/m³。综合甲醛释放量和总挥发性有机化合物，本发明的实施例1-4的无醛木质复合材料均达到GB/T35601-2017《绿色产品评价人造板和木质地板》中的绿色环境品质属性要求。

需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种木质复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取木质材料单元；

将所述混合前体进行铺装，得到成型体；

对所述成型体进行热压，得到木质复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述木质材料单元包括刨花和/或纤维；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以干基计，所述胶黏剂组分的质量为所述木质材料单元质量的3％-15％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述胶黏剂组分包括豆基蛋白胶黏剂和/或异氰酸酯胶黏剂；优选地，所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述豆基蛋白胶黏剂包括大豆蛋白制品、改性剂和交联剂；其中，以所述大豆蛋白制品的总质量为100％计，所述改性剂的含量为0.5-10％，所述交联剂的含量为25-100％；

优选地，所述胶黏剂组分不含溶剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述大豆蛋白制品包括大豆组织蛋白粉、转基因大豆蛋白粉、大豆蛋白脱脂粉、大豆蛋白脱脂脱腥粉中的一种或者两种以上的组合，其中，所述大豆蛋白制品的目数为20目-200目。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钡中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求5-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括聚酰胺-多胺-环氧氯丙烷。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述防水剂包括石蜡，所述防水剂的质量为所述木质材料单元质量的0.5-5％。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为130-220℃，所述热压的压力为1-5MPa，所述热压的时间为5s/mm-60s/mm。