CN115746744A - 淀粉基发泡胶黏剂及其制备方法、应用其的轻质刨花板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人造板制作领域，尤其公开了一种淀粉基发泡胶黏剂及其制备方法。该淀粉基发泡胶黏剂以常见的两种淀粉作为主体原料，是一种基于生物质材料所制备的发泡胶黏剂，原料简单易得、来源广泛且价格便宜。相较现有技术中采用脲醛树脂或聚酯类胶黏剂，更具有绿色环保、无毒无害、成本低廉、环境友好等特点。并且，该淀粉基发泡胶黏剂制备方法简单，更易于大规模产业化应用。本发明还公开了一种应用上述淀粉基发泡胶黏剂的轻质刨花板及其制作方法。该新型的三层的轻质刨花板，基于前述淀粉基发泡胶黏剂的优势，在密度降至450kg/m3的情况下仍保持有良好的力学性能，且其内部孔隙均匀且致密，其还具有良好的侧面外观。
Description
技术领域
本发明属于人造板制作领域，具体来讲，涉及一种淀粉基发泡胶黏剂、应用该淀粉基发泡胶黏剂的轻质刨花板、以及二者的制备/制作方法。
背景技术
刨花板具有价格低、结构稳定同时兼具良好的加工性能的特点，被广泛运用于家具制造领域。近年来，随着定制家居行业的迅猛发展，对于密度低于600kg/m3的轻质刨花板的需求日益显现。轻质刨花板采用低密度速生材大片薄刨花非定向铺装制得，具有高强度、轻质量、防变形等特点，常用于大幅面一体化的高门板产品。同时，刨花板产品的轻量化，能够有效解决木材资源短缺、原材料价格上涨以及运输成本提高等行业难题，降低生产运输成本。
现有的产品中，主要采取关键材料轻质化、调整刨片形态、添加轻质填料和设计板坯结构等方式来达到刨花板轻量化的目的。
然而，上述解决方式仍然存在诸多问题，诸如：1)纯粹地利用木质材料难以实现理想中的轻质；2)现有的轻质刨花板制备方法大多仅能在实验室内实现，由于工艺复杂、成本高昂等原因难以量产；3)轻质刨花板由于密度较低等原因在内部会形成大量孔隙，影响板材侧面外观的同时材力学强度的同时破坏了板材内部胶接的整体性，影响板材力学性能和耐水性能。
因此，亟需研究一种工艺简单、易于量产、且性能保持优异的轻质刨花板。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的发明人研发了一种新型的发泡胶黏剂，其以淀粉为主体材料，原料简单易得，工艺简单易于量化；以其为基础，同时研发了一种新型的三层的轻质刨花板，该轻质刨花板在密度降至450kg/m3的情况下仍保持有良好的力学性能，且其内部孔隙均匀且致密。
为此，提供了下述技术方案：
一种淀粉基发泡胶黏剂，其包括混合均匀且经硅烷偶联剂交联并固化的糊化木薯淀粉、活化糯米淀粉和异氰酸酯胶，以及改性发泡剂。
其中，糊化木薯淀粉来源的木薯淀粉和活化糯米淀粉来源的糯米淀粉的质量之比为4～5:0.8～1.2。
上述活化糯米淀粉为糯米淀粉经活化剂活化而得。
上述活化剂优选为活性干酵母。活化剂的作用在于活化糯米淀粉中的外侧支链，以方便与该淀粉基发泡胶黏剂中的其他组分——糊化木薯淀粉及异氰酸酯胶中的羟基及活性基团相互交联，形成网状结构，发挥胶黏作用。
异氰酸酯胶的含量占糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉总质量的8％～10％，改性发泡剂的含量占糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉总质量的6％～10％。
一般地，控制硅烷偶联剂的含量占糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉总质量的0.5％～1.5％，即可使得糊化木薯淀粉、活化糯米淀粉、及异氰酸酯胶三者得以良好的交联。
所述改性发泡剂为经尿素和锌源改性的偶氮二甲酰胺；其中，优选偶氮二甲酰胺与尿素及锌源的质量之比为3～6:1:1。
优选地，锌源可以是诸如碳酸锌、氧化锌、乙酸锌中的至少一种。
上述淀粉基发泡胶黏剂可通过下述方法来制备：
步骤S1：将木薯淀粉溶于水中并加热糊化至乳白色半透明状，至20℃下涂四杯粘度为21s～25s时获得糊化木薯淀粉，备用。
步骤S2：将糯米淀粉溶于水中，并加入活化剂充分活化糯米淀粉，于60℃～80℃下加热20min～40min后灭活处理，获得活化糯米淀粉，备用。
一般控制活化剂的用量为糯米淀粉用量的10％～15％即可。
制得活化糯米淀粉后，对其中剩余的活化剂进行加热灭活处理，可有效防止其在后续工艺中对糯米淀粉和木薯淀粉继续活化发酵，从而影响最终获得的板材的强度。
一般地，经上述温度和时间即可实现对活化剂的灭活处理，过高的灭活温度、以及过长的灭火时间，也会影响最终获得的的板材的强度。
步骤S3：将糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉混合，并向其中加入硅烷偶联剂、改性发泡剂和异氰酸酯胶，搅拌均匀进行充分交联，即获得淀粉基发泡胶黏剂。
在上述制备过程中，保持木薯淀粉的使用量和糯米淀粉的使用量之比为4～5:0.8～1.2。
一般地，步骤S3中，控制硅烷偶联剂、改性发泡剂和异氰酸酯胶的添加量分别为糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉的总质量的0.5％～1.5％、6％～10％和8％～10％即可。
上述改性发泡剂一般采用下述方法制备：首先将偶氮二甲酰胺粉末过20目筛，尿素研磨至粉末过20目筛，锌源研磨至粉末过20目筛；然后按照偶氮二甲酰胺、尿素、锌源的质量之比为3～6:1:1均匀混合即成。
上述发泡胶黏剂，以特定配比的木薯淀粉和糯米淀粉，分别进行糊化和发酵活化，并作为交联对象，将其中的支链、羟基，以及异氰酸酯胶中的活性基团相互交联，形成网状结构；且经固化后的活性糯米淀粉具有更高的强度和粘结力。搭配其中改性发泡剂的应用，使得该发泡胶黏剂充分发挥了发泡和胶黏作用。该发泡胶黏剂以常见的两种淀粉作为主体原料，是一种基于生物质材料所制备的发泡胶黏剂，原料简单易得、来源广泛且价格便宜。相较现有技术中采用脲醛树脂或聚酯类胶黏剂，更具有绿色环保、无毒无害、成本低廉、环境友好等特点。并且，该淀粉基发泡胶黏剂制备方法简单，更易于大规模产业化应用。
基于上述研发的新型的淀粉基发泡胶黏剂，本发明的另一目的还提供了一种新型的轻质刨花板。该轻质刨花板具有“表层-芯层-表层”的三层“三明治”结构。其由木材细料经非发泡胶黏剂拌合而成的表层铺装材、木材大片薄刨花经上述发泡胶黏剂拌合而成的芯层铺装材，经叠层铺装及分段式热压而成。
为了获得更加轻质的刨花板，上述木材细料和木材大片薄刨花的原木材优选均为杨木。
所述木材细料的尺寸介于60目筛和30目筛之间，也即粒径为0.25mm～0.6mm。木材大片薄刨花的尺寸为：长度为50mm～80mm、宽度为10mm～20mm、厚度为0.3mm～0.7mm。
本发明还提供了上述轻质刨花板的制作方法，包括下述步骤：
步骤Q1、木材细料及木材大片薄刨花的制备及前处理。
首先，将木材进行刨片，并对获得的细料进行过筛处理，60目筛和30目筛之间的为木材细料，尺寸为50mm～80mm长、10mm～20mm宽、0.3mm～0.7mm厚的刨片为木材大片薄刨花。
上述木材优选为杨木。
然后，控制木材细料和木材大片薄刨花的含水率均不超过3％。
步骤Q2、施胶。
将木材细料与非发泡胶黏剂拌合，并调整拌胶后的含水率为9％～13％，获得表层铺装材。一般地，施胶量为绝干细料质量的4％～6％。
将木材大片薄刨花与上述淀粉基发泡胶黏剂拌合，并调整拌胶后的含水率为6％～9％，获得芯层铺装材。一般地，施胶量为绝干刨花质量的18％～22％。
步骤Q3、铺装热压。
将上述表层铺装材和芯层铺装材按照2～3:6～8:2～3的质量之比，按照表层-芯层-表层的顺序进行铺装。
对上述铺装后的板坯进行热压机热压，热压采用分段式热压。
具体来讲，前30s内保持单位压力为2.5MPa，30s～60s内将单位压力降至0.2MPa，持续30s后将单位压力升至3.0MPa并持续至热压结束；热压总时间根据厚度(12mm～22mm)为180s～330s，即制得轻质刨花板。
在该制作方法中，采用上述“呼吸式”(加压-卸压-再加压或保压)的热压工艺，第一个加压段利用高温高压使板材表层胶黏剂快速固化，与表层刨花紧密结合形成致密的空间网状结构，确保板材的耐水性和良好的表面外观；在热压温度随被热压钢板加热的水蒸气传导到芯层刨花之前及时进行卸压，当芯层升温时，足够的空间增大了该淀粉基发泡胶黏剂的流动性，随温度和压力延展到刨花与刨花内部的孔隙中，随着芯层铺装材中的淀粉基发泡胶黏剂中的改性发泡剂在温度作用下分解产生气体，发泡胶黏剂体系迅速发泡并填充到刨花与刨花之间的间隙，将刨花牢固结合在一起；随后的加压使刨花-胶黏剂-刨花之间形成良好的接触，并促进了胶黏剂的固化，在刨花板内部形成均匀致密的孔隙结构，从而保证了刨花板必要的胶合强度，制备出高强度的轻质刨花板。
与此同时，在该轻质刨花板中，上述淀粉基发泡胶黏剂中所含有的活化糯米淀粉，其中糯米淀粉的支链经活化处理后，也能在板材中提供更高的强度以及与刨花间更强的粘结性，加强了应用其的板材的力学性能。
本发明提供的该轻质刨花板，还具有更加良好的侧面外观。
附图说明
图1是根据本发明的实施例1的淀粉基发泡胶黏剂的实物断面图；
图2是根据本发明的对比例1的第一对比胶黏剂的实物断面图；
图3是根据本发明的对比例2的第二对比胶黏剂的实物断面图；
图4是根据本发明的对比例3的第三对比胶黏剂的实物断面图；
图5是根据本发明的实施例6的轻质刨花板的实物侧面图；
图6是根据本发明的对比例6的第三对比刨花板的实物侧面图；
图7是根据本发明的对比例8的第五对比刨花板的实物侧面图；
图8是根据本发明的对比例11的第八对比刨花板的实物侧面图。
具体实施方式
以下将结合具体的实施例来详细说明本发明的上述技术方案，但本领域技术人员将理解的是，以下实施例仅是上述技术方案的具体示例，并不用于限制其全部，本领域技术人员可在其精神之上进行适当合理的变化，将均属于本发明的保护范围之内。
下述实施例1～实施例5提供了一种新型的淀粉基发泡胶黏剂及其制备方法，其中采用的改性发泡剂采用下述方法制备：
将偶氮二甲酰胺粉末过20目筛，尿素研磨至粉末过20目筛，锌源研磨至粉末过20目筛；然后将三者混合即成。
为了验证尿素和锌源的用量、以及不同锌源对该改性发泡剂的性能影响，在制备淀粉基发泡胶黏剂之前，首先进行了下述关于改性发泡剂的筛选验证实验。
实验条件及其性能测试结果如下表1所示。
表1改性发泡剂的筛选验证实验条件及性能测试
在上述表1中，以改性剂1、改性剂2和偶氮二甲酰胺的用量总占比为100％计，除改性剂1和改性剂2的用量外，即为偶氮二甲酰胺的用量。
含有上述改性发泡剂的下述各淀粉基发泡胶黏剂的主要适用场景在于刨花板的制作中。一般刨花板的热压温度为160℃～180℃，发泡反应时间为30s左右。由此可见，控制偶氮二甲酰胺、尿素、锌源的质量之比为3～6:1:1即可满足其适用场景，从而在下述提供的淀粉基发泡胶黏剂中发挥良好的发泡性能。
实施例1
本实施例提供了一种淀粉基发泡胶黏剂，其采用下述方法制备获得：
使用4质量份数的木薯淀粉和等质量的去离子水均匀混合，65℃水浴搅拌2h，控制转速为400r/min，糊化至颜色为乳白色半透明，20℃涂四杯黏度为23s时在常温下保持搅拌，获得糊化木薯淀粉，备用。
值得说明的是，在上述木薯淀粉的糊化操作中，“20℃涂四杯黏度”仅仅是为了限定最终的糊化程度而进行的一种表达方式，并非仅能通过该种测试手段进行测试及限定；而是，能够达到相当糊化程度的其他表示方法，均属于本方案的保护范围；下同。
取1质量份数的糯米淀粉和3质量份数的水均匀混合，加入0.1质量份数的活性干酵母，在36℃下水浴搅拌不超过50min，控制转速为500r/min，然后升温至65℃水浴搅拌20min后灭活，获得活化糯米淀粉，备用。
保持转速为500r/min下，将糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉均匀混合，加入该混合溶液质量1.0％的乙烯基三乙氧基硅烷、混合溶液质量8％的上述6#改性发泡剂、以及混合溶液质量10％的PMDI，在常温下以200r/min搅拌15min使其均匀混合，获得淀粉基发泡胶黏剂。
也即，本实施例提供的淀粉基发泡胶黏剂，其包括混合均匀且经硅烷偶联剂交联并固化的糊化木薯淀粉、活化糯米淀粉和异氰酸酯胶，以及改性发泡剂。
其中，用于制备糊化木薯淀粉的木薯淀粉和用于制备活化糯米淀粉来源的糯米淀粉的质量之比为4:1；并且，其中PMDI的含量占糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉总质量的10％，改性发泡剂的含量占糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉总质量的8％。
实施例2
在实施例2的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于，改性发泡剂采用上述8#，且硅烷偶联剂具体选择甲基丙烯酰氧基官能团硅烷，添加量为混合溶液质量的1.5％；其余参照实施例1中所述，获得淀粉基发泡胶黏剂。
实施例3
在实施例3的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例3与实施例1的不同之处在于，改性发泡剂采用上述9#，且硅烷偶联剂具体选择异丁基三乙氧基硅烷，添加量为混合溶液质量的0.5％；其余参照实施例1中所述，获得淀粉基发泡胶黏剂。
实施例4
在实施例4的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例4与实施例1的不同之处在于，木薯淀粉的质量份数为5，糯米淀粉的质量份数为1.2；其余参照实施例1中所述，获得淀粉基发泡胶黏剂。
也即，本实施例提供的淀粉基发泡胶黏剂，其包括混合均匀且经硅烷偶联剂交联并固化的糊化木薯淀粉、活化糯米淀粉和异氰酸酯胶，以及改性发泡剂。
其中，用于制备糊化木薯淀粉的木薯淀粉和用于制备活化糯米淀粉来源的糯米淀粉的质量之比为5:1.2。
实施例5
在实施例5的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。活化糯米淀粉的灭活温度为80℃，灭活时间为40min；其余参照实施例1中所述，获得淀粉基发泡胶黏剂。
为了验证本发明提供的上述淀粉基发泡胶黏剂中各组分的必要性，通过调整其中组分，设置了下述关于胶黏剂的对比实验。
对比例1
在本对比例中，仅对木薯淀粉采用与上述实施例1中相同条件下进行糊化处理，而不使用糯米淀粉；且不添加改性发泡剂，硅烷偶联剂将糊化木薯淀粉与PMDI固化后获得第一对比胶黏剂。
对比例2
在本对比例中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。在本对比例中，与实施例1的不同之处在于，在将糊化木薯淀粉和活化糯米淀粉均匀混合后，直接利用硅烷偶联剂将二者及PMDI进行交联，而不掺加改性发泡剂，获得第二对比胶黏剂。
对比例3
在本对比例中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。在本对比例中，与实施例1的不同之处在于，未使用糯米淀粉，仅将糊化木薯淀粉、硅烷偶联剂、PMDI和改性发泡剂搅拌均匀固化即可，获得第三对比胶黏剂。
图1～图4示出了上述实施例1提供的淀粉基发泡胶黏剂及对比例1～对比例3提供的对比胶黏剂的实物断面图。从图2和图3中可以看出，当该胶黏剂中不掺加改性发泡剂时，所获得的胶黏剂内部密实，无法发泡形成填充孔隙，并且整体体积较小，将其应用于板材中时，对板材刨花的填充性必然较差。对比图4中仅以木薯淀粉作为淀粉来源获得的胶黏剂与图1中以复配的木薯淀粉和糯米淀粉共同作为淀粉来源获得的胶黏剂，虽然均可实现发泡效果，但很显然，当仅有木薯淀粉时，发泡效果并不充分，并且其内部孔隙不够均匀，未能像图1中显示出发泡效果好而导致的泡孔细密状态，表明其内部组分的连接作用并不够强，必然影响应用至板材后的力学性能。
本发明基于上述提供的淀粉基发泡胶黏剂，还进行了轻质刨花板的研究。下述实施例提供了多种不同制作工艺及对应获得的轻质刨花板。
实施例6
首先是木材细料及木材大片薄刨花的制备及前处理。
具体地，将杨木进行刨片，并进行筛分。将其中在60目与30目筛中间的杨木细料作为表层料备用，长度为50mm～80mm、宽度为10mm～20mm、厚度为0.3mm～0.7mm的杨木大片薄刨花作为芯层料备用。
同时，将上述杨木细料和杨木大片薄刨花的含水率均控制在3％左右。
其次是施胶。
具体地，先将杨木细料进行施胶，使用PMDI作为胶黏剂，施胶量为绝干细料质量的5％，使用搅拌式喷雾拌胶机，施胶后将含水率调整至12％，获得表层铺装料。
再将杨木大片薄刨花进行施胶，使用上述实施例1提供的淀粉基发泡胶黏剂，施胶量为绝干刨花质量的20％，然后使用滚筒式高速拌胶机进行拌胶，拌胶后调整含水率至9％，获得芯层铺装料。
最后是铺装热压。
具体地，将上述表层铺装料和芯层铺装料按照表层、芯层、表层质量比为1:3:1进行铺装，再进行分段式热压。
上述分段式热压的具体步骤为：前30s单位压力为2.5MPa，30s～60s单位压力降至0.2MPa，持续30s后压力升至3.0MPa并持续至热压结束，热压总时间为270s，即获得密度为450kg/m3、厚度为18mm的轻质刨花板。
实施例7
在实施例7的描述中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。实施例7与实施例6的区别在于：淀粉基发泡胶黏剂采用上述实施例5中提供的，同时所制得轻质刨花板的厚度为12mm，热压总时间为180s，各物料按比例减少用量；其余参照实施例6中所述，获得密度为450kg/m3、厚度为12mm的轻质刨花板。
实施例8
在实施例8的描述中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。实施例8与实施例6的区别在于：淀粉基发泡胶黏剂采用上述实施例4中提供的，同时所制得轻质刨花板的厚度为22mm，热压总时间为330s，各物料按比例增加用量；其余参照实施例6中所述，获得密度为450kg/m3、厚度为22mm的轻质刨花板。
实施例9
在实施例9的描述中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。实施例9与实施例6的区别在于：淀粉基发泡胶黏剂采用上述实施例2中提供的；其余参照实施例6中所述，获得密度为450kg/m3、厚度为18mm的轻质刨花板。
实施例10
在实施例10的描述中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。实施例10与实施例6的区别在于：淀粉基发泡胶黏剂采用上述实施例3中提供的，芯层铺装料的含水率为6％，表层铺装料的含水率为9％；其余参照实施例6中所述，获得密度为450kg/m3、厚度为18mm的轻质刨花板。
实施例11
在实施例11的描述中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。实施例11与实施例6的区别在于：上表层、芯层、下表层的刨花质量比为3:8:3，各层胶黏剂均按该比例进行调整；其余参照实施例6中所述，获得密度为450kg/m3、厚度为18mm的轻质刨花板。
为了验证本发明提供的上述轻质刨花板中各组分及工艺的必要性，通过调整其中组分和/或工艺，设置了下述关于轻质刨花板的对比实验。
对比例4
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用上述对比例3提供的第三对比胶黏剂对杨木大片薄刨花施胶处理；其余参照实施例6所述，获得第一对比刨花板。
对比例5
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用的胶黏剂与实施例1中的淀粉基发泡胶黏剂相比，不含有硅烷偶联剂；其余参照实施例6所述，获得第二对比刨花板。
对比例6
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用与表层铺装材中相同的PMDI作为胶黏剂，施胶量为绝干刨花质量的10％，再使用滚筒式高速拌胶机进行拌胶，拌胶后调整含水率至9％；其余参照实施例6所述，获得第三对比刨花板。
对比例7
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用与表层铺装材中相同的PMDI作为胶黏剂，施胶量为绝干刨花质量的10％，同时向其中添加胶黏剂用量8％的6#改性发泡剂；再使用滚筒式高速拌胶机进行拌胶，拌胶后调整含水率至9％；其余参照实施例6所述，获得第四对比刨花板。
也即，在本对比例中，芯层铺装材中的胶黏材料，采用了与实施例6中的淀粉基发泡胶黏剂相同的制备原料——PMDI和改性发泡剂，但并未掺加两种淀粉进行交联反应。
对比例8
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用上述对比例2提供的第二对比胶黏剂对杨木大片薄刨花施胶处理；其余参照实施例6所述，获得第五对比刨花板。
对比例9
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用的胶黏剂与实施例1中的淀粉基发泡胶黏剂相比，木薯淀粉不经过糊化处理；其余参照实施例6所述，获得第六对比刨花板。
对比例10
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：为了制备芯层铺装材，采用的胶黏剂与实施例1中的淀粉基发泡胶黏剂相比，糯米淀粉不经过活化剂的活化处理；其余参照实施例6所述，获得第七对比刨花板。
对比例11
在本对比例中，与实施例6的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例6的不同之处。本对比例与实施例6的区别在于：热压过程中，并未采取如实施例6中的“呼吸式”的分段式热压方式，而是前30s单位压力为2.5MPa，然后增压至3.0MPa并持续至热压结束；其余参照实施例6所述，获得第八对比刨花板。
对比例12
购买市售的密度为450kg/m3、厚度为18mm的轻质板材，作为第九对比刨花板。
实施例6提供的轻质刨花板，及对比例6、对比例8及对比例11提供的对比刨花板的实物侧面图，分别如图5～图8所示。
对比各实物板材的侧面图可以清晰看出，实施例6的板材的侧面情况远优于不使用淀粉发泡胶黏剂的对比例6、不添加改性发泡剂的对比例8以及热压过程中不进行泄压发泡的对比例11中提供的各对比板材。
对上述实施例6～实施例11提供的各轻质刨花板、以及对比例4～对比例12提供的各对比刨花板的各性能进行了测试，测试结果如表2所示。
其中，内结合强度、静曲强度、弹性模量、2h吸水厚度膨胀率等性能的测试方法参照GBT 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》；标准值参照GB/T 4897-2015《刨花板》所规定的对干燥状态下使用的家具型刨花板(18mm)的要求(P2)。
表2实施例6～实施例11提供的轻质刨花板与对比例4～对比例12提供的对比刨花板的力学性能对比
从表2中可以看出，实施例6～实施例11提供的轻质刨花板的各项物理性能均能达到P2刨花板的标准值要求，由于厚度较大，实施例7的各项性能略低于其他实施例，这是正常现象。
对比例4与实施例6的区别在于未添加糯米淀粉，板材的各项物理性能，尤其是弹性模量小于实施例6，这是由于实施例6中的糯米淀粉富含支链淀粉，在酵母的作用下外侧支链被活化，与木薯淀粉糊化后的羟基、木材纤维素中的羟基以及PMDI中的活性基团相互交联，形成网状结构，同时固化后的糯米淀粉比起木薯淀粉能提供板材更高的强度和刨花之间的粘结性，因此对比例4的力学强度会小于实施例6。
对比例5与实施例6的区别在于未添加硅烷偶联剂，板材的各项物理性能，尤其是耐水性能小于实施例6，这是由于实施例6中的硅烷偶联剂将淀粉直链中非亲水基团与木材刨花及淀粉分子之间相互交联，同时在木材刨花表面形成一层憎水的硅树脂膜，加强了胶合作用的同时阻止了外界水分进入刨花内部，因此对比例5的物理性能尤其是耐水性能会弱于实施例6。
对比例6与实施例6的区别在于不使用发泡胶黏剂，而是用PMDI胶黏剂，板材的各项物理性能小于实施例6，这是由于板材密度较低，在热压过程中板材内部出现大量孔隙，使刨花与胶黏剂之间无法紧密结合，影响板材的各项性能。
对比例7与实施例6的区别在于不使用发泡胶黏剂，而是用PMDI胶黏剂并添加改性发泡剂，板材的各项物理性能小于实施例6，这是由于板材密度较低，在热压过程中板材内部出现大量孔隙，同时MDI的韧性较差，发泡后内部形成的孔隙较大且不均匀，使刨花与胶黏剂之间无法紧密结合，影响板材的各项性能。
对比例8与实施例6的区别在于未添加改性发泡剂，板材的各项物理性能小于实施例6，这是由于单纯的依靠木薯淀粉的自发泡难以填充满刨花板内部所有的孔隙，刨花与胶黏剂之间无法紧密结合，影响板材的各项性能。
对比例9与实施例6的区别在于木薯淀粉未经过糊化处理，板材的各项物理性能小于实施例6，尤其是耐水性，这是由于实施例6中的木薯淀粉经过糊化，淀粉分子间的氢键断裂，分子间活性基团增加，在后续反应中与PMDI和硅烷偶联剂交联度随之增加，在热压过程中在刨花表面形成淀粉-硅基树脂-PMDI共聚膜，阻止水分进入，同时相互交联形成空间网状结构，将刨花和淀粉牢牢的包覆在一起，因此未经糊化处理的对比例9的物理强度会小于实施例6。
对比例10与实施例6的区别在于糯米淀粉未经过活化处理，板材的各项物理性能小于实施例6，这是由于实施例6的糯米淀粉经过酵母菌活化处理，将淀粉的支链水解，使活性基团暴露，与糊化后分子量较小的木薯淀粉相互交联，为淀粉发泡体系提供了强度和韧性，因此未经活化处理的对比例10的物理强度会小于实施例6。
对比例11与实施例6的区别在于热压工艺中，前30s单位压力为2.5MPa，然后压力升至3.0MPa并持续至热压结束，不含降压发泡阶段，板材的各项物理性能小于实施例6，这是实施例6在30s～60s期间板材内部温度达到改性发泡剂反应温度，压力减低使泡沫能够迅速充满板材内部的孔隙，而对比例11未经泄压处理，部分孔隙由于压力过大未被胶黏剂和泡沫填充，在热压结束后回弹，导致板材内部形成空洞，影响板材物理性能。
对比例12为市面上常见的轻质人造板，其性能显著小于各实施例。
Claims (11)
1.一种淀粉基发泡胶黏剂，其特征在于，包括混合均匀且经硅烷偶联剂交联并固化的糊化木薯淀粉、活化糯米淀粉和异氰酸酯胶，以及改性发泡剂；其中，所述糊化木薯淀粉来源的木薯淀粉和所述活化糯米淀粉来源的糯米淀粉的质量之比为4～5:0.8～1.2；所述异氰酸酯胶的含量占所述糊化木薯淀粉和所述活化糯米淀粉总质量的8％～10％，所述改性发泡剂的含量占所述糊化木薯淀粉和所述活化糯米淀粉总质量的6％～10％。
2.根据权利要求1所述的淀粉基发泡胶黏剂，其特征在于，所述活化糯米淀粉为糯米淀粉经活化剂活化而得；其中，所述活化剂为活性干酵母。
3.根据权利要求1或2所述的淀粉基发泡胶黏剂，其特征在于，所述改性发泡剂为经尿素和锌源改性的偶氮二甲酰胺；其中，偶氮二甲酰胺与尿素及锌源的质量之比为3～6:1:1。
4.根据权利要求3所述的淀粉基发泡胶黏剂，其特征在于，所述锌源选自碳酸锌、氧化锌、乙酸锌中的至少一种。
5.一种如权利要求1～4任一所述的淀粉基发泡胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤S1：将木薯淀粉溶于水中并加热糊化至乳白色半透明状，至20℃下涂四杯粘度为21s～25s时获得糊化木薯淀粉，备用；
步骤S2：将糯米淀粉溶于水中，并加入活化剂充分活化所述糯米淀粉，于60℃～80℃下加热至20min～40min后灭活处理，获得活化糯米淀粉，备用；
步骤S3：将所述糊化木薯淀粉和所述活化糯米淀粉混合，并向其中加入硅烷偶联剂、改性发泡剂和异氰酸酯胶，搅拌均匀进行充分交联，获得所述淀粉基发泡胶黏剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述木薯淀粉的使用量和所述糯米淀粉的使用量之比为4～5:0.8～1.2。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述活化剂的用量为所述糯米淀粉用量的10％～15％；
在所述步骤S3中，所述硅烷偶联剂、改性发泡剂和异氰酸酯胶的添加量分别为所述糊化木薯淀粉和所述活化糯米淀粉的总质量的0.5％～1.5％、6％～10％和8％～10％。
8.一种轻质刨花板，其特征在于，所述轻质刨花板为由木材细料经非发泡胶黏剂拌合而成的表层铺装材、木材大片薄刨花经权利要求1～4任一所述的淀粉基发泡胶黏剂拌合而成的芯层铺装材，并经叠层铺装及分段式热压而成的；
其中，所述木材细料的粒径为0.25mm～0.6mm，所述木材大片薄刨花的尺寸为：长度为50mm～80mm、宽度为10mm～20mm、厚度为0.3mm～0.7mm。
9.根据权利要求8所述的轻质刨花板，其特征在于，所述木材细料和木材大片薄刨花的原木材均为杨木。
10.一种如权利要求8或9所述的轻质刨花板的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤Q1、将木材进行刨片，并对获得的细料进行过筛处理，60目筛和30目筛之间的为木材细料，尺寸为50mm～80mm长、10mm～20mm宽、0.3mm～0.7mm厚的刨片为木材大片薄刨花；并控制所述木材细料和所述木材大片薄刨花的含水率均不超过3％；
步骤Q2、将所述木材细料与非发泡胶黏剂拌合，并调整拌胶后的含水率为9％～13％，获得表层铺装材；将所述木材大片薄刨花与权利要求1～4任一所述的淀粉基发泡胶黏剂拌合，并调整拌胶后的含水率为6％～9％，获得芯层铺装材；
步骤Q3、将所述表层铺装材和芯层铺装材按照2～3:6～8:2～3的质量之比，按照表层-芯层-表层的顺序进行铺装，并进行分段式热压，获得所述轻质刨花板。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述分段式热压的程序为：前30s内保持单位压力为2.0MPa～3.0MPa，30s～60s内将单位压力降至0.1MPa～0.3MPa，持续30s后将单位压力升至2.5MPa～3.5MPa并持续至热压结束；热压总时间为180s～330s。
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Legal Events
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