CN102490219A

CN102490219A - 一种强化杨木复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN102490219A
Application number: CN2011104024853A
Authority: CN
Inventors: 孙建平; 王逢瑚; 陈广胜; 马立军
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-06-13

Abstract

一种强化杨木复合材料的制备方法，涉及一种强化杨木复合材料的制备方法。是要解决现有强化杨木复合材料制备工艺存在树脂的浸渍量低，树脂的转化率低的问题。方法：将水性高分子异氰酸酯与改性乳白胶混合得胶黏剂；将胶黏剂涂在强化杨木单板表面，铺放芯材，向另一张强化杨木单板表面涂一层胶黏剂，覆盖在芯材上，得板坯；将板坯放入热压机中热压，冷却陈放，即得到强化杨木复合材料。本发明可提高树脂的浸渍量，提高树脂的转化率。可提高复合材料的表面硬度、耐磨性和静曲强度。广泛应用于建筑、家具、室内装饰等领域。

Description

一种强化杨木复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种强化杨木复合材料的制备方法。

背景技术

随着我国经济的发展，木材及其制品的供需矛盾日益尖锐。大力营造优质高效的速生丰产林，提高木材的有效供给能力，才能从根本上解决我国当前木材供需严重不平衡的矛盾。我国从2001年启动了速生丰产用材林的建设工程，目前每年可提供木材2250万m³。规划到2015年，可以每年从速生丰产林当中生产出木材1.3亿m³左右。可以预见，我国速生丰产人工林将出现前所未有的发展态势，并将逐渐替代天然林木材，以不断满足社会对木材资源的需求。而杨树以其分布广、品种多，适应性强，生长周期短(一般10a左右即可成材)等优点迅速成为我国重要的速生人工林用材树种之一。

复合材料是现代材料科学发展的主要方向，木质复合材料是由有机高分子和天然木材通过复合工艺加工而成的新型材料，它不仅保留木材的主要特色，并且拥有木材不具备的优异性能，直接满足多种用途。其中WPC(Wood Polymer/Plastic Composites)作为一种新型优异的复合材料，是高聚物中最为典型的化学改性复合材。与素材相比大大改善了素材硬度、强度和耐磨性能。强化后的杨木通过胶合热压制备杨木复合材料，与素材相比其材性取得较大的变化和改善，特别是增加了耐磨性能、表面硬度、密度、抗弯强度、抗弯弹性模量以及抗冲击性能。此外，这种新型强化复合材的阻燃型、耐腐蚀性和抗虫害性能较素材都有提高。

目前国内外对于强化杨木复合材料优化制备工艺的研究或报道，主要集中在实体杨木的改性，存在树脂的浸渍量低，树脂的转化率低的问题。

发明内容

本发明是要解决现有强化杨木复合材料制备工艺存在树脂的浸渍量低，树脂的转化率低的问题，提供一种强化杨木复合材料的制备方法。

本发明强化杨木复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、在室温下将水性高分子异氰酸酯与改性乳白胶混合，搅拌混匀，得胶黏剂；二、将步骤一得到的胶黏剂均匀涂在强化杨木单板表面，涂胶量为60～140g/m²，然后铺放芯材，向另一张强化杨木单板表面均匀涂一层胶黏剂，然后覆盖在芯材上，涂胶量为60～140g/m²，涂胶面向下，与芯材接触，得到板坯；三、将板坯放入热压机中热压，热压温度为50～80℃，压力为2～5MPa，热压时间为10～20min，热压结束后冷却陈放，即得到强化杨木复合材料；其中步骤一中水性高分子异氰酸酯的改性乳白胶的质量比为1∶1～2；步骤二中芯材为中密度纤维板、刨花板或胶合板。

步骤二中强化杨木单板的制备方法为：a、将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯甲酯和醋酸乙烯酯按照摩尔比1∶2∶1混合形成混合树脂液，向混合树脂液中加入偶氮二异丁腈、环烷酸钴和氯化锌，得混合液；b、在压力为0.2～0.5MPa的条件下，将杨木单板放于步骤a制得的混合液中浸渍30～60分钟，然后取出放置36小时，然后将杨木单板在60～90℃聚合反应3～7小时，得到强化杨木单板；其中步骤a中偶氮二异丁腈为混合树脂液质量的1％～4％，环烷酸钴为混合树脂液质量的0.5％～2％，氯化锌为混合树脂液质量的2％～4％。

本发明方法的优点：

1、可以提高树脂的浸渍量，浸渍入杨木单板的树脂液的重量是杨木单板重量的130％～138.4％；

2、可以提高树脂的转化率，聚合反应后，聚合硬化的混合树脂为注入的混合树脂重量的60％～64.5％；

3、本发明可提高复合材料的表面硬度、耐磨性和静曲强度，复合材料表面硬度最高可达15.8MPa、耐磨性最高为0.373mm、静曲强度最高可达到52.81MPa，与没有经过强化的素材比较有显著提高，可提高复合材料的附加值；采用的优化复合工艺是杨木单板与基材的胶合强度满足国家标准，通过对工艺的智能优化实现复合材料产品生产的同时节约能源。

通过本研究制得的产品，能降低复合材的成本；同时，杨木单板强化后复合在板材表面，能有效地提高复合材的外观质量、表面硬度、强度、耐磨性和防水性，满足复合材料的使用要求。进一步采用环保、经济、防水型木材胶粘剂胶贴复合，降低了人造板甲醛的释放量，达到了室内用板材的国家标准，可直接用于室内装饰。本发明制备的强化杨木复合材料可以广泛应用于建筑、家具、室内装饰等领域，这不仅能取代优质木材，扩大杨木的应用领域，而且提高了产品的经济附加值，具有重要的社会效益和经济效益。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式强化杨木复合材料的制备方法，按以下步骤进行：一、在室温下将水性高分子异氰酸酯与改性乳白胶混合，搅拌混匀，得胶黏剂；二、将步骤一得到的胶黏剂均匀涂在强化杨木单板表面，涂胶量为60～140g/m²，然后铺放芯材，向另一张强化杨木单板表面均匀涂一层胶黏剂，然后覆盖在芯材上，涂胶量为60～140g/m²，涂胶面向下，与芯材接触，得到板坯；三、将板坯放入热压机中热压，热压温度为50～80℃，压力为2～5MPa，热压时间为10～20min，热压结束后冷却陈放，即得到强化杨木复合材料；其中步骤一中水性高分子异氰酸酯的改性乳白胶的质量比为1∶1～2；步骤二中芯材为中密度纤维板、刨花板或胶合板。

本实施方式步骤一所述水性高分子异氰酸酯和改性乳白胶为市售产品。

本实施方式可以提高树脂的浸渍量，浸渍入杨木单板的树脂液的重量是杨木单板重量的130％～138.4％；可以提高树脂的转化率，聚合反应后，聚合硬化的混合树脂为注入的混合树脂重量的60％～64.5％；强化后的杨木单板与胶合板、刨花板或中密度纤维板为基材的复合材料表面硬度最高可达15.8MPa、耐磨性最高为0.373mm、静曲强度最高可达到52.81MPa，与没有经过强化的素材比较有显著提高。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中强化杨木单板的制备方法为：a、将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯甲酯和醋酸乙烯酯按照摩尔比1∶2∶1混合形成混合树脂液，向混合树脂液中加入偶氮二异丁腈、环烷酸钴和氯化锌，得混合液；b、在压力为0.2～0.5MPa的条件下，将杨木单板放于步骤a制得的混合液中浸渍30～60分钟，然后取出放置36小时，然后将杨木单板在60～90℃聚合反应3～7小时，得到强化杨木单板；其中步骤a中偶氮二异丁腈为混合树脂液质量的1％～4％，环烷酸钴为混合树脂液质量的0.5％～2％，氯化锌为混合树脂液质量的2％～4％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中涂胶量为80～120g/m²。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中涂胶量为100g/m²。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中热压温度为60℃。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中热压温度为70℃。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中压力为2MPa。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中压力为3～4MPa。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中热压时间为15min。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式强化杨木复合材料的制备方法，按以下步骤进行：一、在室温下将水性高分子异氰酸酯与改性乳白胶混合，搅拌混匀，得胶黏剂；二、将步骤一得到的胶黏剂均匀涂在强化杨木单板表面，涂胶量为80g/m²，然后铺放中密度纤维板，向另一张强化杨木单板表面均匀涂一层胶黏剂，然后覆盖在中密度纤维板上，涂胶量为80g/m²，涂胶面向下，与中密度纤维板接触，得到板坯；三、将板坯放入热压机中热压，热压温度为60℃，压力为2MPa，热压时间为10min，热压结束后冷却陈放，即得到强化杨木复合材料；其中步骤一中水性高分子异氰酸酯的改性乳白胶的质量比为1∶1。

步骤二中强化杨木单板的制备方法为：a、将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯甲酯和醋酸乙烯酯按照摩尔比1∶2∶1混合形成混合树脂液，向混合树脂液中加入偶氮二异丁腈、环烷酸钴和氯化锌，得混合液；b、在压力为0.3MPa的条件下，将杨木单板放于步骤一制得的混合液中浸渍30分钟，然后取出放置36小时，然后将杨木单板在80℃聚合反应5小时，得到强化杨木单板；其中步骤一中偶氮二异丁腈为混合树脂液质量的3％，环烷酸钴为混合树脂液质量的1％，氯化锌为混合树脂液质量的3％。

本实施方式制备的强化杨木复合材料的胶合强度为0.59～0.838MPa，高于国标0.5MPa的要求；弹性模型可达6.979MPa，与素材相比提高了3.3～4.15倍，抗冲击性能达12.05mm，提高了1.21～1.44倍。

本实施方式浸渍入杨木单板的树脂液的重量是杨木单板重量的135.8％；树脂的转化率提高，聚合反应后，聚合硬化的混合树脂为注入的混合树脂重量的63.2％；强化后的杨木单板与胶合板、刨花板或中密度纤维板为基材的复合材料表面硬度可达15.8MPa、耐磨性为0.373mm、静曲强度最高达到52.81MPa，与没有经过强化的素材比较有显著提高。

Claims

1.一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于强化杨木复合材料的制备方法，按以下步骤进行：一、在室温下将水性高分子异氰酸酯与改性乳白胶混合，搅拌混匀，得胶黏剂；二、将步骤一得到的胶黏剂均匀涂在强化杨木单板表面，涂胶量为60～140g/m²，然后铺放芯材，向另一张强化杨木单板表面均匀涂一层胶黏剂，然后覆盖在芯材上，涂胶量为60～140g/m²，涂胶面向下，与芯材接触，得到板坯；三、将板坯放入热压机中热压，热压温度为50～80℃，压力为2～5MPa，热压时间为10～20min，热压结束后冷却陈放，即得到强化杨木复合材料；其中步骤一中水性高分子异氰酸酯的改性乳白胶的质量比为1∶1～2；步骤二中芯材为中密度纤维板、刨花板或胶合板。

2.根据权利要求1所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中强化杨木单板的制备方法为：a、将苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯甲酯和醋酸乙烯酯按照摩尔比1∶2∶1混合形成混合树脂液，向混合树脂液中加入偶氮二异丁腈、环烷酸钴和氯化锌，得混合液；b、在压力为0.2～0.5MPa的条件下，将杨木单板放于步骤a制得的混合液中浸渍30～60分钟，然后取出放置36小时，然后将杨木单板在60～90℃聚合反应3～7小时，得到强化杨木单板；其中步骤a中偶氮二异丁腈为混合树脂液质量的1％～4％，环烷酸钴为混合树脂液质量的0.5％～2％，氯化锌为混合树脂液质量的2％～4％。

3.根据权利要求1或2所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中涂胶量为80～120g/m²。

4.根据权利要求3所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中涂胶量为100g/m²。

5.根据权利要求4所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中热压温度为60℃。

6.根据权利要求4所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中热压温度为70℃。

7.根据权利要求5所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中压力为2MPa。

8.根据权利要求5所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中压力为3～4MPa。

9.根据权利要求7所述的一种强化杨木复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中热压时间为15min。