CN117227281A - 一种耐腐蚀抗变形的复合板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐腐蚀抗变形的复合板材及其制备方法，属于板材制造技术领域。本发明所述耐腐蚀抗变形的复合板材，含有改性人造板材，在改性人造板材表面设有PET膜皮；所述改性人造板材亲水性纳米二氧化硅、水溶性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯、磷酸酯组成的改性剂改性而得。PET膜皮采用聚醚酰亚胺改性PET复合材料、纳米二氧化钛等材料制备而成。本发明所提供的复合板材具有较好的抗变形性能，且具有较好的耐霉菌腐蚀、耐酸碱腐蚀的性能。
Description
技术领域
本发明属于板材制造技术领域，涉及一种耐腐蚀抗变形的复合板材及其制备方法。
背景技术
人造板，顾名思义，就是利用木材在加工过程中产生的边角废料，添加化工胶粘剂制作成的板材。人造板材种类很多，常用的有刨花板、中密度板、细木工板(大芯板)、胶合板，以及防火板等装饰型人造板。因为它们有各自不同的特点，被应用于不同的家具制造领域。人造板材与木材比较，有幅面大、变形小、表面平整光洁、无各向异性等特点，但同时也存在部分缺陷。例如密度板表面光滑平整、材质细密、性能稳定、边缘牢固，而且板材表面的装饰性好，但密度板耐潮性较差，密度板遇水膨胀率大，变形大，长时间承重易变形。胶合板中主要原料是木材，而木材主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，在一定条件下微生物可以使这些组分降解，引起腐烂，因此，胶合板在温暖湿润的使用条件下，也极易产生同样的问题，易受到腐朽菌、霉菌等的侵蚀，对胶合板的拉伸强度、弹性模量和断裂模量等性能造成严重影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐腐蚀抗变形的复合板材，所述的复合板材生产工艺简单，且具有较好的耐腐蚀、抗变形性能。
本发明的技术方案为：
一种耐腐蚀抗变形的复合板材，含有改性人造板材，在改性人造板材表面设有PET膜皮；
所述改性人造板材的制备方法为：将人造板材真空处理，后在加压状态下浸泡在改性剂中进行浸渍处理，浸渍完成后，转移至羟乙基皂荚胶溶液中浸泡，浸泡完成后进行干燥，得改性人造板材；
所述的改性剂，以重量份计，含有以下成分：
本发明所述的人造板材可以是密度板、刨花板、胶合板和/或细木工板。
上述复合板材中，所述PET膜皮，以重量份计，含有以下成分：
进一步的，所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯。
所述的聚醚酰亚胺改性PET复合材料，以重量份计，含有以下成分：
PET 150-200份
聚醚酰亚胺5-10份
乙二醇二醋酸酯10-20份
聚乙烯醇10-15份
氮化硼0.5-1份
偶联剂1-2份；
更进一步的，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
所述聚醚酰亚胺改性PET复合材料的制备方法为：将PET、聚醚酰亚胺、钛酸酯偶联剂加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯、氮化硼、聚乙烯醇混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料。
所述的PET膜皮的制备方法为：将聚醚酰亚胺改性PET塑料、纳米二氧化钛、石英砂、聚乙烯乙二醇、三硬脂酸甘油酯加入到混料机中进行混合，转速为1000-1500转/分钟，混合20-30分钟，加入成膜助剂、阻燃剂，继续混合10-20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为50-300μm的薄膜，即得PET膜。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明中首先将人造板材进行抽真空处理，将板材中多余水分排出，后在真空加压状态下，将改性剂填充入板材空隙之中，改性剂中亲水性纳米二氧化硅在填充入板材空隙中，利用其表面存在的活性硅羟基，将板材中水分进行吸附，水溶性三聚氰胺甲醛树脂对这一部分水分进行置换，使得板材中的含水率减少，聚乙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯、磷酸酯等低分子聚合物填充入板材空隙中，各成分之间相互配合，对板材起到有效的膨胀作用，后采用羟乙基皂荚胶对板材孔隙进行封闭，从而降低板材在湿润环境及干燥环境中，因含水量的变化，造成的板材的膨胀及干缩，从而有效避免板材的变形，提高其稳定性。同时，由于板材中含水量的降低，且板材的膨胀使得板材无法吸收环境中的水分，使得板材在湿热环境中，其含水量保持不变，有效避免湿热环境中霉菌感染导致的板材发霉现象，提高其耐腐蚀的性能。
2.本发明中PET膜皮中对PET进行了改性，增加其耐高温、耐酸碱腐蚀的性能，同时在膜皮中增加了二氧化钛，增加PET膜皮抗菌性能，同时，因改性人造板材中使用了水溶性三聚氰胺甲醛树脂，可能会存在甲醛的少量释放，二氧化钛可有效分解人造板材中释放的少量甲醛，减少甲醛的危害。
具体实施例
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请权利要求所保护的范围。
实施例1复合板材制作
步骤1，改性人造板材制备
将人造板材置于高压釜中，密闭，在-0.1MPa下抽真空30min，后抽入由亲水性纳米二氧化硅3kg、水溶性三聚氰胺甲醛树脂55kg、聚乙二醇13kg、甲基丙烯酸羟乙酯18kg、磷酸酯4kg组成的改性剂，将真空系统改为加压系统，在1MPa加压状态加压2h，浸渍完成后，将人造板材转入含有羟乙基皂荚胶的超声波分散机中，超声处理30min，超声完成后将人造板材放入烘箱中，50℃下干燥5h，后在90℃条件下固化2h，得改性人造板材。
步骤2，PET膜皮制备
首先制备聚醚酰亚胺改性PET复合材料：将PET180kg、聚醚酰亚胺7kg、钛酸酯偶联剂1.5kg加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯15kg、氮化硼0.8kg、聚乙烯醇13kg混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料；
PET膜皮制作：将聚醚酰亚胺改性PET塑料80kg、纳米二氧化钛5kg、石英砂10kg、聚乙烯乙二醇10kg、三硬脂酸甘油酯5kg加入到混料机中进行混合，转速为1500转/分钟，混合20分钟，加入十二碳醇酯20kg、溴化聚苯乙烯5kg，继续混合20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为200μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤3，复合板材制作
在上述改性人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
实施例2复合板材制作
步骤1，改性人造板材制备
将人造板材置于高压釜中，密闭，在-0.1MPa下抽真空30min，后抽入由亲水性纳米二氧化硅5kg、水溶性三聚氰胺甲醛树脂50kg、聚乙二醇15kg、甲基丙烯酸羟乙酯10kg、磷酸酯5kg组成的改性剂，将真空系统改为加压系统，在1MPa加压状态加压2h，浸渍完成后，将人造板材转入含有羟乙基皂荚胶的超声波分散机中，超声处理30min，超声完成后将人造板材放入烘箱中，50℃下干燥5h，后在90℃条件下固化2h，得改性人造板材。
步骤2，PET膜皮制备
首先制备聚醚酰亚胺改性PET复合材料：将PET 150kg、聚醚酰亚胺10kg、钛酸酯偶联剂2kg加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯10kg、氮化硼0.5kg、聚乙烯醇15kg混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料；
PET膜皮制作：将聚醚酰亚胺改性PET塑料80kg、纳米二氧化钛5kg、石英砂10kg、聚乙烯乙二醇10kg、三硬脂酸甘油酯5kg加入到混料机中进行混合，转速为1000转/分钟，混合30分钟，加入十二碳醇酯20kg、溴化聚苯乙烯5kg，继续混合10分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为100μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤3，复合板材制作
在上述改性人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
实施例3复合板材制作
步骤1，改性人造板材制备
将人造板材置于高压釜中，密闭，在-0.1MPa下抽真空30min，后抽入由亲水性纳米二氧化硅1kg、水溶性三聚氰胺甲醛树脂70kg、聚乙二醇10kg、甲基丙烯酸羟乙酯20kg、磷酸酯3kg组成的改性剂，将真空系统改为加压系统，在1MPa加压状态加压2h，浸渍完成后，将人造板材转入含有羟乙基皂荚胶的超声波分散机中，超声处理30min，超声完成后将人造板材放入烘箱中，50℃下干燥5h，后在90℃条件下固化2h，得改性人造板材。
步骤2，PET膜皮制备
首先制备聚醚酰亚胺改性PET复合材料：将PET 200kg、聚醚酰亚胺5kg、钛酸酯偶联剂1kg加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯20kg、氮化硼1kg、聚乙烯醇10kg混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料；
PET膜皮制作：将聚醚酰亚胺改性PET塑料50kg、纳米二氧化钛10kg、石英砂5kg、聚乙烯乙二醇20kg、三硬脂酸甘油酯10kg加入到混料机中进行混合，转速为1300转/分钟，混合25分钟，加入十二碳醇酯15kg、溴化聚苯乙烯10kg，继续混合15分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为300μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤3，复合板材制作
在上述改性人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
实施例4复合板材制作
步骤1，改性人造板材制备
将人造板材置于高压釜中，密闭，在-0.1MPa下抽真空30min，后抽入由亲水性纳米二氧化硅3kg、水溶性三聚氰胺甲醛树脂65kg、聚乙二醇13kg、甲基丙烯酸羟乙酯12kg、磷酸酯4kg组成的改性剂，将真空系统改为加压系统，在1MPa加压状态加压2h，浸渍完成后，将人造板材转入含有羟乙基皂荚胶的超声波分散机中，超声处理30min，超声完成后将人造板材放入烘箱中，50℃下干燥5h，后在90℃条件下固化2h，得改性人造板材。
步骤2，PET膜皮制备
首先制备聚醚酰亚胺改性PET复合材料：将PET 180kg、聚醚酰亚胺9kg、钛酸酯偶联剂1.3kg加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯18kg、氮化硼0.8kg、聚乙烯醇13kg混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料；
PET膜皮制作：将聚醚酰亚胺改性PET塑料60kg、纳米二氧化钛6kg、石英砂8kg、聚乙烯乙二醇15kg、三硬脂酸甘油酯6kg加入到混料机中进行混合，转速为1500转/分钟，混合30分钟，加入十二碳醇酯18kg、溴化聚苯乙烯7kg，继续混合20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为50μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤3，复合板材制作
在上述改性人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
对比实施例1复合板材制作
步骤1，PET膜皮制备
首先制备聚醚酰亚胺改性PET复合材料：将PET180kg、聚醚酰亚胺7kg、钛酸酯偶联剂1.5kg加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯15kg、氮化硼0.8kg、聚乙烯醇13kg混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料；
PET膜皮制作：将聚醚酰亚胺改性PET塑料80kg、纳米二氧化钛5kg、石英砂10kg、聚乙烯乙二醇10kg、三硬脂酸甘油酯5kg加入到混料机中进行混合，转速为1500转/分钟，混合30分钟，加入十二碳醇酯20kg、溴化聚苯乙烯5kg，继续混合20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为200μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤2，复合板材制作
在普通人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
对比实施例2复合板材制作
步骤1，改性人造板材制备
将人造板材置于高压釜中，密闭，在-0.1MPa下抽真空30min，后抽入由亲水性纳米二氧化硅3kg、聚乙二醇13kg、甲基丙烯酸羟乙酯18kg、磷酸酯4kg组成的改性剂，将真空系统改为加压系统，在1MPa加压状态加压2h，浸渍完成后，将人造板材放入烘箱中，50℃下干燥5h，后在90℃条件下固化2h，得改性人造板材。
步骤2，PET膜皮制备
将PET塑料80kg、纳米二氧化钛5kg、石英砂10kg、聚乙烯乙二醇10kg、三硬脂酸甘油酯5kg加入到混料机中进行混合，转速为1500转/分钟，混合30分钟，加入十二碳醇酯20kg、溴化聚苯乙烯5kg，继续混合20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为200μm的薄膜，即得PET膜皮。
步骤3，复合板材制作
在上述改性人造板材的表面涂覆胶水，铺装所得PET膜皮，热压成型，裁切后得到成品复合板材。
复合板材耐腐蚀、抗变形性能测试
1.抗变形性能测试
分别按照实施例1-4、对比实施例1-2所述的方法制备改性密度板或PET-密度板复合板材，规格为50cm×50cm，按照GB/T17567-2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别对所得改性密度板或复合板材进行抗变形性能测试。
1.1吸水厚度膨胀率测定：改性密度板或复合板材确定好厚度测量点后，测定改性密度板厚度t1后将改性密度板浸于20℃恒温水中，试验过程中保持水温在20℃，且改性密度板上部低于睡眠25mm，浸泡24h后，取出改性密度板，擦拭表面水分，在10min内在原测量点测量其吸水膨胀后的厚度t2，计算改性密度板吸水厚度膨胀率T。
T＝(t2-t1)/t1×100％
1.2静曲强度测定-沸水浸渍试验：将改性密度板或复合板材置于沸水中，在97℃的微沸条件下浸渍2h，浸渍完成后，将改性密度板转入20℃恒温水中浸渍1h，取出改性密度板，擦拭表面水分，在15min内进行静曲强度测定。
1.3板甲醛含量：将改性密度板或复合板材放入相对湿度为(50±5)％、温度为(23±1)℃，空气置换频率为1次/h的气候箱内，以水为吸收液，测定吸收液中甲醛量。
表1各改性密度板的抗变形性能测试结果
表2各复合板材的抗变形性能测试结果
2.耐腐蚀性能测试
按照实施例1-4、对比实施例1-2所述的方法制备改性密度板或PET-密度板复合板材，规格为100cm×100cm，分别对所得改性密度板或复合板材进行耐腐蚀性能测试。
2.1防霉效果：将改性密度板或复合板材放入温度为30℃、相对湿度为98％，常压的试验箱中，试验箱中接种有黑曲霉、木素木霉、绿色木霉、柑橘青霉，统计改性密度板或复合板材被霉菌感染面积为5％时所经历的总时长，用防霉时长来衡量防霉效果。
参照GB/T24128-2018《塑料塑料防霉剂的防霉效果评估》测定复合板材的防霉效果。
2.2耐酸碱测试：测定改性复合板材在pH值为2的盐酸溶液和pH值为10的氢氧化钠溶液中浸泡24h前后干燥状态下质量变化的百分比。
表3各改性密度板的耐腐蚀性能测试结果
表4各复合板材的耐腐蚀性能测试结果
Claims (10)
1.一种耐腐蚀抗变形的复合板材，含有改性人造板材，在改性人造板材表面设有PET膜皮；
所述改性人造板材的制备方法为：将人造板材真空处理，后在加压状态下浸泡在改性剂中进行浸渍处理，浸渍完成后，转移至羟乙基皂荚胶溶液中浸泡，浸泡完成后进行干燥，得改性人造板材。
2.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述改性人造板材制备方法中的改性剂，以重量份计，含有以下成分：
3.如权利要求1或2所述的复合板材，其特征在于，所述的人造板材为密度板、刨花板、胶合板和/或细木工板。
4.如权利要求1或2所述的复合板材，其特征在于，所述的PET膜皮，以重量份计，含有以下成分：
5.如权利要求4所述的复合板材，其特征在于，所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
6.如权利要求4所述的复合板材，其特征在于，所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯。
7.如权利要求7所述的复合板材，其特征在于，所述的聚醚酰亚胺改性PET复合材料，以重量份计，含有以下成分：
8.如权利要求8所述的复合板材，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
9.如权利要求9所述的复合板材，所述聚醚酰亚胺改性PET复合材料的制备方法为：将PET、聚醚酰亚胺、钛酸酯偶联剂加入到混料机中混合，再加入乙二醇二醋酸酯、氮化硼、聚乙烯醇混合，经挤出机挤出切粒，制得改性PET复合材料。
10.如权利要求4所述的复合板材，所述的PET膜皮的制备方法为：将聚醚酰亚胺改性PET塑料、纳米二氧化钛、石英砂、聚乙烯乙二醇、三硬脂酸甘油酯加入到混料机中进行混合，转速为1000-1500转/分钟，混合20-30分钟，加入成膜助剂、阻燃剂，继续混合10-20分钟；混合后的原料进行造粒，后加入到模压机中，模压成型制成厚度为50-300μm的薄膜，即得PET膜。
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