CN116604655B - 一种高强度原木单板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及木板材技术领域，具体为一种高强度原木单板及其制备方法。包括以下步骤：（1）将杨木旋切、风干，在恒温恒湿环境中平衡含水量，得到杨木单板；（2）将杨木单板进行一次微波处理，转移至干燥箱中，烘干至含水量为7~12%，得到预处理杨木单板；（3）将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，叠配N个涂胶后的预处理杨木单板，先进行二次微波处理，然后转移至热压液压机中，压制成型，得到高强度原木单板。方案中，通过两次微波处理，并联合韧性改性酚醛树脂，在抑制过度浸润性的基础上，有效提高杨木单板的浸润均匀性；从而解决内应力集中问题，有效增强原木单板的强度和抗冲击性能。

Description

一种高强度原木单板及其制备方法
技术领域
本发明涉及木板材技术领域，具体为一种高强度原木单板及其制备方法。
背景技术
单板又称面皮、木皮，是由旋切等方法生产的薄片状材料，厚度通常为0.4~1mm；一般将其通过组坯、热压等方法，形成1~3mm的结构均匀、强度高的装饰型原木单板，广泛用于建筑、家居制造行业。
现有技术中，一般通过对单板致密化过程提高原木单板的强度，如通过浸胶工艺，在单板内部形成纳米机械交联，从而提高木板强度；并在表面形成防水层，提高防水耐腐性。但是，一般浸胶工艺中，要么存在浸润性差、要么存在浸润过度，使得原木单板存在应力分布不均匀，机械性能下降，耐冲击性能差，出现。另一方面，多层面皮热压过程中，由于厚度方向存在温度梯度，内应力分布不均匀，层与层界面产生开裂和分层现象，使得复合强度下降，机械性能下降，降低了原木单板的生产效率和使用寿命。
综上，制备一种高强度原木单板具有重要应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度原木单板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高强度原木单板的制备方法，包括以下步骤：
（1）将杨木旋切、风干，在恒温恒湿环境中平衡含水量，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行一次微波处理，转移至干燥箱中，烘干至含水量为7~12%，得到预处理杨木单板；
（3）将苯酚、氢氧化钠、甲醛反应得到基础酚醛树脂，然后使用含有支化聚醇和改性石墨烯的聚醇水溶液对其接枝改性，得到酚醛树脂；
（4）将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，叠配N个涂胶后的预处理杨木单板，先进行二次微波处理，然后转移至热压液压机中，压制成型，得到高强度原木单板。
较为优化地，步骤（1）中，恒温恒湿环境为：温度为23~28℃，相对湿度为50%~60%，平衡时间为5~10天；所述杨木单板的厚度为0.4~1mm。
较为优化地，步骤（2）中，一次微波处理的参数为：微波辐射功率密度为0.5~2w/cm3，时间为30~50秒；干燥的温度为100~110℃。
较为优化地，步骤（4）中，酚醛树脂的单面涂覆量为120~150g/m2；二次微波处理的参数为：微波辐射功率为3~5w/cm3，时间为120~180秒；压制的参数为：压力为10~12kg/m2，温度为170~190℃，时间为10~15分钟。
较为优化地，步骤（3）中，酚醛树脂的制备过程为：在20~30℃下，将苯酚、氢氧化钠水溶液、4/5量的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌10~15分钟；升温至80~90℃反应50~60分钟；降温至70~75℃，加入剩余的1/5量的甲醛水溶液、聚醇水溶液，升温至80~90℃继续反应50~60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
较为优化地，所述酚醛树脂的原料包括以下成分：按重量份数计，35~42份苯酚、3~5份氢氧化钠水溶液、38~45份甲醛水溶液、30~35份聚醇水溶液。
较为优化地，所述氢氧化钠水溶液的质量分数为25~30wt%，所述甲醛水溶液的质量分数为37~40wt%，聚醇水溶液的质量分数为18~22wt%，所述聚醇水溶液中包括质量比为（5~5.5）:（1~1.5）的支化聚醇和改性石墨烯。
较为优化地，所述支化聚醇的制备方法为：（1）将甲醇、二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应6~8小时，减压蒸馏，得到单体；（2）将对甲苯磺酸，1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加单体，升温至115~125℃，反应3~4小时，得到支化聚醇；其中，甲醇、二乙醇胺、丙烯酸甲酯的质量比为10:（10~15）:（17~20），单体与1,1,1-三羟甲基丙烷的质量比为（5~5.5）:1。
较为优化地，所述改性石墨烯的制备方法为：将4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，0~5℃下加入盐酸，滴加亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入氧化石墨烯，室温搅拌2~3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；其中，4-氨基苄醇、亚硝酸钠、氧化石墨烯的质量比为1:0.65:（2~3），所述亚硝酸钠水溶液的浓度为5wt%。
较为优化地，一种高强度原木单板的制备方法制备得到的高强度原木单板。
方案中，为了解决常规酚醛树脂改性杨木单板中，由于存在浸润不均匀、浸润过度导致内应力不均匀而引发的开裂、分层的问题。方案中，通过两次微波处理，并联合韧性改性酚醛树脂，在抑制过度浸润性的基础上，有效提高杨木单板的浸润均匀性；从而解决内应力集中问题，有效增强原木单板的强度和抗冲击性能；提高原木单板的生产效率和使用寿命。
具体如下：
（1）一次微波处理，是在恒温恒湿环境平衡后处理，使用低能量密度处理的。其中，恒温恒湿环境处理后，可以使得杨木单板中水含量分布平衡，微波过程中，在水分子为介质下，由于水含量的均匀性，使得一次微波处理后木板内部的孔隙均匀，从而在提高了酚醛树脂浸润性的基础上，增加了浸润均匀性。其中，该过程中，使用的是低能量密度的微波功率。过高的能量密度，会增加水分子的振动频率，造成内部孔隙过深，且会破坏内部孔隙有序性，导致存在浸润过度现象，加大了内部热量差异，从而影响二次微波过程的预热性，使得热压过程中固化不均匀，降低了原木单板的强度。
（2）二次微波处理一是提高了酚醛树脂的浸润性，与一次微波处理产生协同作用。更为重要的是为了增强热压固化酚醛树脂过程中的固化均匀性。利用微波可以快速提高内部温度，从而提高热压过程的初始温度，降低内部与表面之间的温度差，以此降低固化内应力，解决热压固化程度不均匀现象，从而有效抑制原木单板强度的降低，抑制分层和开裂产生。
（3）方案中使用，聚醇溶液改性的酚醛树脂，有效增强原木单板的耐冲击性能。其中聚醇溶液中，含有支化聚醇和重氮化的改性石墨烯。
其中，支化聚醇是以二乙醇胺和丙烯酸甲酯通过加成制备的AB2型的单体，并利用单体与1,1,1-三羟甲基丙烷产生醇解反应，从而得到端羟基的支化聚醇。利用支化聚醇中的羟基可以与酚醛树脂中羟甲基在碱性环境中，产生取代反应从而接枝；引入了韧性链断，从而增强了酚醛树脂的韧性。由于韧性的酚醛树脂可以与木板内部产生界面滑移和氢键作用，渗透深度低于刚性的酚醛树脂，从而有效抑制了过渗现象，降低了内部固化温度差，有效降低了内部应力，提高了原木单板的强度。且支化结构，可以有效提高抗冲击性能。
另一方面，方案中引入了重氮化改性的石墨烯，由于4-氨基苄醇中苯基和羟甲基，增强了其与酚醛树脂的相容性，同时增加了与酚醛树脂之间的共价键，从而其引入，可以很好的产生应力耗散，从而增强了耐冲击性能。此外，其引入可以提高二次微波处理过程中，内部热量的提高，降低内部与面层的热量梯度，辅助降低固化内应力。此外，通过支化聚醇与重氮化改性石墨烯在水相下的预先混合插层，可以进一步增强石墨烯在酚醛树脂中的均匀性。
实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，杨木单板的厚度为0.8mm；盐酸的浓度为36%， 4-氨基苄醇的CAS号为623-04-1、亚硝酸钠的CAS号为7623-00-0、甲醇的CAS号为67-56-1、二乙醇胺的CAS号为111-42-2、丙烯酸甲酯的CAS号为96-33-3、对甲苯磺酸的CAS号为104-15-4、1,1,1-三羟甲基丙烷的CAS号为77-99-6、苯酚的CAS号为108-95-2、甲醛水溶液的规格为37.0~40.0%，均为市购，来自国药集团化学试剂。氧化石墨烯的货号为180110132355，来自（克拉玛尔）上海谱振生物科技有限公司。
实施例1：（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5.2g的支化聚醇、1.3g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
实施例2：（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为0.5w/cm3下一次微波处理50秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5g的支化聚醇、1.5g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将35g的苯酚、3g的25wt%的氢氧化钠水溶液、30.4g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入7.6g的甲醛水溶液、30g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为3w/cm3下二次微波处理180秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
实施例3：（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为2w/cm3下一次微波处理30秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5.5g的支化聚醇、1g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液，备用；
在25℃下，将42g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、36g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入9g的甲醛水溶液、35g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理120秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例1：将一次微波处理的功率密度增大；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为5w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5.2g的支化聚醇、1.3g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例2：不进行二次微波处理；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5.2g的支化聚醇、1.3g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；置于热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例3：将支化聚醇替换为聚乙二醇-400；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将5.2g的聚乙二醇-400、1.3g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S3：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例4：增加支化聚醇的含量；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，保持温度为5℃，加入8mL的盐酸，滴加130g的5wt%的亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入25g氧化石墨烯，室温搅拌3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；
S2：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将6.5g的支化聚醇、1.3g的改性石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例5：不加入改性石墨烯；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S2：将5.5g的支化聚醇加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S3：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
对比例6：不进行重氮化处理，直接使用氧化石墨烯；
（1）将杨木旋切、风干，在温度为25℃，湿度为55%的恒温恒湿环境中平衡7天，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行在微波辐射功率密度为1w/cm3下一次微波处理45秒，转移至干燥箱中，在100℃下烘干至含水量为10%，得到预处理杨木单板；
（3）S1：将10g的甲醇、12g的二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加19g的丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应8小时，减压蒸馏除去甲醇和未反应的丙烯酸甲酯，得到单体；将1.2g的对甲苯磺酸、10g的1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加53g的单体，升温至120℃，反应3小时，得到支化聚醇；
S3：将5.2g的支化聚醇、1.3g的氧化石墨烯依次加入至去离子水中，超声分散均匀，并加热至50℃搅拌均匀，得到20wt%的聚醇水溶液；
在25℃下，将40g的苯酚、5g的25wt%的氢氧化钠水溶液、34g的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌15分钟；升温至90℃反应60分钟；降温至70℃，加入8.5g的甲醛水溶液、32g的聚醇水溶液，升温至90℃继续反应60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
S4：将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，单面涂覆量为120g/m2，将3个涂胶后的预处理杨木单板叠配；将其在微波辐射功率为5w/cm3下二次微波处理150秒，然后将其转移至热压液压机中，在压力为12kg/m2，温度为180℃下热压15分钟，得到高强度原木单板。
结果测试：取实施例和对比例中制备的高强度原木单板，在相对湿度为65%，温度为20℃下平衡7天，参照标准GB/T17657-2013的，取长宽为50×50mm的样品，测量其厚度，并将其置于20℃水中24小时，取出，擦干表面的水，再次测量其厚度，并计算得到吸水厚度膨胀率。参照标准GB/T20241-2006，取长宽为300×20mm的样品，使用冲击试验机，在摆锤能量为4J下测试其冲击韧性。所得数据如下表所示：
样品 吸水厚度膨胀率% 抗冲击韧性KJ/m2
实施例1 4.48 19.5
实施例2 4.46 19.2
实施例3 4.51 19.1
对比例1 4.61 18.5
对比例2 4.98 17.0
对比例3 4.90 17.2
对比例4 4.56 18.1
对比例5 4.93 17.3
对比例6 4.73 18.2
结论：方案中，由于对酚醛树脂进行了改性处理，并联合两次微波处理，使得酚醛树脂在杨木单板上，具有浸润均匀性，同时有效抑制了过度浸润引起的内应力增加导致的力学性能降低。对比例1~6的数据表明：一次微波处理的功率密度不宜过大，否则会影响内部孔隙结构，使得浸润过度，降低性能。而二次微波处理由于可以降低内部与层间的梯度热差异，从而降低了固化应力，提高力学性能的同时，可以抑制了裂纹产生。同时，支化的聚醇结构，相较于直链的聚乙二醇-400改性酚醛树脂，具有更好的增韧性、交联性和防过渗性；但是支化聚醇的引入量不宜过多，否则会增加体系粘度，降低浸润性，从而降低了力学性能。此外，引入纳米石墨烯不仅可以提高二次微波处理的预热性，降低梯度差，而且可以作为应力传输节点，有效提高耐冲击性。而相较于直接引入氧化石墨烯，通过重氮化处理的石墨烯与酚醛树脂具有更好的相容性，从而提高了性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度原木单板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将杨木旋切、风干，在恒温恒湿环境中平衡含水量，得到杨木单板；
（2）将杨木单板进行一次微波处理，转移至干燥箱中，烘干至含水量为7~12%，得到预处理杨木单板；
（3）将苯酚、氢氧化钠、甲醛反应得到基础酚醛树脂，然后使用含有支化聚醇和改性石墨烯的聚醇水溶液对其接枝改性，得到酚醛树脂；
（4）将预处理杨木单板双面涂覆酚醛树脂，叠配N个涂胶后的预处理杨木单板，先进行二次微波处理，然后转移至热压液压机中，压制成型，得到高强度原木单板；
所述酚醛树脂的原料包括以下成分：按重量份数计，35~42份苯酚、3~5份氢氧化钠水溶液、38~45份甲醛水溶液、30~35份聚醇水溶液；所述氢氧化钠水溶液的质量分数为25~30wt%，所述甲醛水溶液的质量分数为37~40wt%，聚醇水溶液的质量分数为18~22wt%，所述聚醇水溶液中包括质量比为（5~5.5）:（1~1.5）的支化聚醇和改性石墨烯；
所述支化聚醇的制备方法为：（1）将甲醇、二乙醇胺依次加入至反应釜中，氮气氛围下，滴加丙烯酸甲酯，在室温下，搅拌反应6~8小时，减压蒸馏，得到单体；（2）将对甲苯磺酸，1,1,1-三羟甲基丙烷依次加入反应釜中，滴加单体，升温至115~125℃，反应3~4小时，得到支化聚醇；其中，甲醇、二乙醇胺、丙烯酸甲酯的质量比为10:（10~15）:（17~20），单体与1,1,1-三羟甲基丙烷的质量比为（5~5.5）:1；
所述改性石墨烯的制备方法为：将4-氨基苄醇、去离子水依次加入反应釜中，0~5℃下加入盐酸，滴加亚硝酸钠水溶液，搅拌20~30分钟，加入氧化石墨烯，室温搅拌2~3小时，过滤洗涤干燥，得到改性石墨烯；其中，4-氨基苄醇、亚硝酸钠、氧化石墨烯的质量比为1:0.65:（2~3），所述亚硝酸钠水溶液的浓度为5wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度原木单板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，恒温恒湿环境为：温度为23~28℃，相对湿度为50%~60%，平衡时间为5~10天；所述杨木单板的厚度为0.4~1mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度原木单板的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，一次微波处理的参数为：微波辐射功率密度为0.5~2w/cm3，时间为30~50秒；干燥的温度为100~110℃。
4.根据权利要求1所述的一种高强度原木单板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，酚醛树脂的单面涂覆量为120~150g/m2；二次微波处理的参数为：微波辐射功率为3~5w/cm3，时间为120~180秒；压制的参数为：压力为10~12kg/m2，温度为170~190℃，时间为10~15分钟。
5.根据权利要求1所述的一种高强度原木单板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，酚醛树脂的制备过程为：在20~30℃下，将苯酚、氢氧化钠水溶液、4/5量的甲醛水溶液依次加入至反应釜中，搅拌10~15分钟；升温至80~90℃反应50~60分钟；降温至70~75℃，加入剩余的1/5量的甲醛水溶液、聚醇水溶液，升温至80~90℃继续反应50~60分钟，冷却，得到酚醛树脂。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种高强度原木单板的制备方法制备得到的高强度原木单板。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498153A (zh) * 2001-03-21 2004-05-19 ��Ī���ѧ 变性木制品及其加工方法
CN102229170A (zh) * 2011-06-23 2011-11-02 中南林业科技大学 一种高品质杨木复合材料的制造方法
CN102825645A (zh) * 2012-09-24 2012-12-19 中南林业科技大学 杨木锯材及其制造方法
CN106832757A (zh) * 2016-08-12 2017-06-13 山东圣泉新材料股份有限公司 一种石墨烯改性酚醛树脂的复合材料及其制备方法、应用
CN108568885A (zh) * 2018-05-14 2018-09-25 湖南工业大学 一种低密度椰壳纤维缓冲包装材料及其制备方法及胶黏剂
CN110330638A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 陕西科技大学 一种端环氧基超支化聚合物、制备方法及应用
CN112358626A (zh) * 2020-12-10 2021-02-12 嘉兴市嘉誉科技有限公司 一种功能化石墨烯接枝环氧树脂材料的制备方法和应用
CN114800727A (zh) * 2022-03-25 2022-07-29 万华化学集团股份有限公司 一种单板类人造板的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498153A (zh) * 2001-03-21 2004-05-19 ��Ī���ѧ 变性木制品及其加工方法
CN102229170A (zh) * 2011-06-23 2011-11-02 中南林业科技大学 一种高品质杨木复合材料的制造方法
CN102825645A (zh) * 2012-09-24 2012-12-19 中南林业科技大学 杨木锯材及其制造方法
CN106832757A (zh) * 2016-08-12 2017-06-13 山东圣泉新材料股份有限公司 一种石墨烯改性酚醛树脂的复合材料及其制备方法、应用
CN108568885A (zh) * 2018-05-14 2018-09-25 湖南工业大学 一种低密度椰壳纤维缓冲包装材料及其制备方法及胶黏剂
CN110330638A (zh) * 2019-07-09 2019-10-15 陕西科技大学 一种端环氧基超支化聚合物、制备方法及应用
CN112358626A (zh) * 2020-12-10 2021-02-12 嘉兴市嘉誉科技有限公司 一种功能化石墨烯接枝环氧树脂材料的制备方法和应用
CN114800727A (zh) * 2022-03-25 2022-07-29 万华化学集团股份有限公司 一种单板类人造板的制备方法

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