CN110900778B - 一种植物纤维人造板及其制备方法和应用 - Google Patents

一种植物纤维人造板及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维人造板及其制备方法和应用。该植物纤维人造板的制备原料包括：秸秆纤维、磷酸盐粘结剂、增塑剂、保水剂、多孔载体，以及任选的木屑纤维。该植物纤维人造板性能优异、环保健康，且无甲醛排放。

Description

一种植物纤维人造板及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于人造板领域，具体涉及一种植物纤维人造板及其制备方法和应用。
背景技术
随着生活水平的改善，人们对居住及办公环境的要求也日益提高。传统的纯实木板由于其产量低、造价高，已不能满足广大人民的要求。为此，人们研发出各种人造板来代替纯实木板。但在使用过程中，由于粘结剂脲醛树脂的使用，人造板会释放大量的甲醛，严重影响人们的健康。而酚醛树脂胶又存在颜色深、胶层脆、成本高的问题，此外，木材的大量消耗造成森林资源短缺，严重影响了生态环境。
我国也是一个农业大国，每年农作物的种植面积高达十几万万亩。农作物成熟收获后，相当大的一部分秸秆被就地焚烧。然而，农作物秸秆属于天然的植物纤维，可用作很多工业生产的原材料，具有很大的利用价值。同时，秸秆焚烧不仅是对资源的严重浪费，而且一定程度上破坏了土壤结构，并产生大量有毒有害物质，严重影响生态环境，对人与其他生物健康形成威胁。
因此，寻求一种新型的粘结剂及采用一些植物纤维部分或全部替代木材纤维，研发一种甲醛零释放的人造板对缓解生态压力及改善人们的生活环境具有非常重要的意义。
针对上述问题，本发明创新性的提出采用凝结硬化迅速，早后期强度高，粘结性能好、收缩小、耐高温性能及抗冻融性能好的磷酸盐无机材料为粘结剂，采用富含纤维的农作物秸秆部分或全部替代木材纤维制备人造板，力求实现甲醛零释放植物纤维板的制备及农作物秸秆资源的有效利用。该人造板可用于制备室内复合地板、家具、室内装修等。
发明内容
本发明针对现有的人造板存在释放甲醛、胶层脆，成本高的问题，提供一种新的植物纤维人造板，该植物纤维人造板性能优异、环保健康，且无甲醛排放，不仅缓解了森林资源面临的压力，也避免了秸秆焚烧对生态环境的危害。
本发明第一方面提供了一种植物纤维人造板，其制备原料包括：秸秆纤维、磷酸盐粘结剂、增塑剂、保水剂、多孔载体，以及任选的木屑纤维。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以植物纤维人造板的总重量为基准，木屑纤维的含量为0-27.5重量％。例如0重量％、5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、27.5重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以植物纤维人造板的总重量为基准，秸秆纤维的含量为42-54重量％。例如42重量％、45重量％、48重量％、50重量％、52重量％、54重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以植物纤维人造板的总重量为基准，磷酸盐粘结剂的含量为25-35重量％。例如25重量％、28重量％、30重量％、32重量％、35重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以植物纤维人造板的总重量为基准，增塑剂的含量为3-11重量％。例如3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，保水剂的含量为2-10重量％。例如2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，多孔载体的含量为8-18重量％。例如8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述木屑纤维为杨木木屑纤维和/或松木木屑纤维。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述木屑纤维包括短木屑纤维和长木屑纤维。优选地，所述短木屑纤维的长度为0.5-1mm。优选地，所述长木屑纤维的长度为5-10mm。更优选地，所述短木屑纤维与长木屑纤维的重量比为(1-3)∶1。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述秸秆纤维选自小麦秸秆纤维、玉米秸秆纤维和水稻秸秆纤维。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述秸秆纤维包括短秸秆纤维和长秸秆纤维。优选地，所述短秸秆纤维的长度为1-4mm。优选地，所述长秸秆纤维的长度为10-15mm。更优选地，所述短秸秆纤维与长秸秆纤维的重量比为(1-4)∶1。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述磷酸盐粘结剂包括磷酸盐、金属氧化物、缓凝剂和矿物外加剂。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，金属氧化物的含量为40-60重量％。例如40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，磷酸盐的含量为20-40重量％。例如20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，缓凝剂的含量为1-5重量％。例如1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，矿物外加剂的含量为10-20重量％。例如10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，金属氧化物与磷酸盐的重量比为(1.2-1.8)∶1。例如1.2∶1、1.3∶1、1.4∶1、1.5∶1、1.6∶1、1.7∶1、1.8∶1，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以金属氧化物的重量为基准，缓凝剂的含量为3-8重量％。例如3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，以金属氧化物的重量为基准，矿物外加剂的含量为28-33重量％。例如28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述磷酸盐选自磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钠和磷酸氢钾，更优选为磷酸二氢钠和磷酸氢钠，更进一步优选地，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为(1-3)∶1。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述金属氧化物选自MgO和Al2O3；更优选地，所述MgO为重烧MgO粉体；和/或，所述Al2O3为纳米Al2O3粉体，更优选地，所述纳米Al2O3粉体的平均粒径为20-50nm；更优选地，MgO与Al2O3的重量比为(1-3)∶1。其中，术语“重烧MgO”是指在大于1000℃以上温度煅烧的氧化镁。优选地，所述重烧MgO粉体的平均粒径为80-120nm。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述缓凝剂为三聚磷酸钠和/或焦磷酸钠；更优选为焦磷酸钠。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，矿物外加剂选自偏高岭土、超细矿粉和超细粉煤灰，更优选为偏高岭土。其中，所述超细粉煤灰的平均粒径为10-30μm。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述增塑剂为三醋酸甘油酯和/或柠檬酸三正丁酯，更优选为三醋酸甘油酯。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
根据本发明所述的植物纤维人造板的一些实施方式，所述多孔载体为陶粒，优选地，所述多孔载体的平均粒径为1-3mm。
本发明第二方面提供了上述的植物纤维人造板的制备方法，包括以下步骤：
(A)将木屑纤维、秸秆纤维和增塑剂进行第一混合，得到第一混合物；
(B)将磷酸盐粘结剂、保水剂、多孔载体和步骤(A)得到的第一混合物进行第二混合，得到第二混合物；
(C)将步骤(B)得到的第二混合物入模压制成型，并脱模，得到毛坯板；
(D)将步骤(C)得到的毛坯板进行蒸养。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述第一混合的过程包括：在温度为40-80℃的蒸汽中混合，并保持1-4h。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述第二混合的过程为：在将磷酸盐粘结剂、保水剂、多孔载体和步骤A得到的第一混合物进行混合的过程中，进行喷水雾处理。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述压制成型的过程包括：以0.05-0.5MPa/s的速率加载到20-40MPa，停止增压，并保持2-60min。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述蒸养的条件包括：温度为40-80℃，时间为0.5-2h。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，在步骤(B)的混合之后且步骤(C)的压制之前，该方法还包括喷涂脱模剂处理，优选地，所述脱模剂为甲基硅油。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，木屑纤维、秸秆纤维、磷酸盐粘结剂、增塑剂、保水剂和多孔载体的投料量满足，以植物纤维人造板的总重量为基准，木屑纤维的含量为0-27.5重量％，秸秆纤维的含量为42-54重量％，磷酸盐粘结剂的含量为25-35重量％，增塑剂的含量为3-11重量％；以磷酸盐粘结剂的总含量为基准，保水剂的含量为2-10重量％，多孔载体的含量为8-18重量％。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述木屑纤维为杨木木屑纤维和/或松木木屑纤维。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述木屑纤维包括短木屑纤维和长木屑纤维。优选地，所述短木屑纤维的长度为0.5-1mm。优选地，所述长木屑纤维的长度为5-10mm。更优选地，所述短木屑纤维与长木屑纤维的重量比为(1-3)∶1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述秸秆纤维选自小麦秸秆纤维、玉米秸秆纤维和水稻秸秆纤维。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述秸秆纤维包括短秸秆纤维和长秸秆纤维。优选地，所述短秸秆纤维的长度为1-4mm。优选地，所述长秸秆纤维的长度为10-15mm。更优选地，所述短秸秆纤维与长秸秆纤维的重量比为(1-4)∶1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述磷酸盐粘结剂包括磷酸盐、金属氧化物、缓凝剂和矿物外加剂。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，金属氧化物的投料量为40-60重量％。例如40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，磷酸盐的投料量为20-40重量％。例如20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，缓凝剂的投料量为1-5重量％。例如1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，矿物外加剂的投料量为10-20重量％。例如10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、20重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，金属氧化物与磷酸盐的重量比为(1.2-1.8)∶1。例如1.2∶1、1.3∶1、1.4∶1、1.5∶1、1.6∶1、1.7∶1、1.8∶1，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以金属氧化物的重量为基准，缓凝剂的投料量为3-8重量％。例如3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，以金属氧化物的重量为基准，矿物外加剂的投料量为28-33重量％。例如28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％，以及它们之间的任意值。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述磷酸盐选自磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钠和磷酸氢钾，更优选为磷酸二氢钠和磷酸氢钠，更进一步优选地，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为(1-3)∶1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述金属氧化物选自MgO和Al2O3；更优选地，所述MgO为重烧MgO粉体；和/或，所述Al2O3为纳米Al2O3粉体，更优选地，所述纳米Al2O3粉体的平均粒径为20-50nm；更优选地，MgO与Al2O3的重量比为(1-3)∶1。其中，术语“重烧MgO”是指在大于1000℃以上温度煅烧的氧化镁。优选地，所述重烧MgO粉体的平均粒径为80-120nm。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述缓凝剂为三聚磷酸钠和/或焦磷酸钠；更优选为焦磷酸钠。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，矿物外加剂选自偏高岭土、超细矿粉和超细粉煤灰，更优选为偏高岭土。其中，所述超细粉煤灰的平均粒径为10-30μm。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述增塑剂为三醋酸甘油酯和/或柠檬酸三正丁酯，更优选为三醋酸甘油酯。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式，所述多孔载体为陶粒，优选地，所述多孔载体的平均粒径为1-3mm。
根据本发明所述的制备方法的一种具体实施方式，植物纤维人造板及其制备工艺的制备步骤如下：
(A)木屑纤维和秸秆纤维的预处理：根据各组分的重量配比，准确称取各组分，将木屑纤维、秸秆纤维及增塑剂在温度为40-80℃的蒸汽环境中混合均匀，混合完毕后，放置1-4h，确保木质纤维和秸秆纤维塑化，提高其韧性。
(B)混料：准确称量磷酸盐粘结剂中的金属氧化物、磷酸盐、缓凝剂、矿物外加剂，以及保水剂和多孔载体，将上述组分置于混料机中混合均匀，随后，加入步骤(A)得到的预处理的木屑纤维和秸秆纤维，再次搅拌混合均匀，搅拌过程中以喷雾形式加入一定量的水，使混合物料处于半干状态(含有水分的状态，例如含水量为25-40重量％)。
(C)压制成型：压制之前，在冷压机的模具中喷涂脱模剂，优选地，该脱模剂为甲基硅油。随后，将步骤(B)得到的混合均匀的半干状态的物料放入冷压机的模具中，以0.05-0.5MPa/s的速率加载到20-40MPa时，停止增压，保持2-60min后脱模，得到植物纤维毛坯板。
(D)蒸养：将步骤(C)得到的毛坯板置于40-80℃的环境中蒸养0.5-2h，冷却后根据需要进行切割，即得到所需植物纤维板材。
在本发明中，所述蒸养可以为本领域常规的蒸养方法，例如水蒸气蒸养。在本发明优选的温度和时间下进行操作时，制备的植物纤维人造板的性能更佳。
本发明的制备方法以凝结硬化迅速，早后期强度高，粘结性能好、收缩小、耐高温性能及抗冻融性能好的磷酸盐无机材料为粘结剂，实现了人造板材甲醛的零释放。增塑剂的使用改善了木屑纤维和秸秆纤维一定程度软化，提高其韧性，进而提高了板材的抗折性能。其次，以陶粒多孔材料为载体，使其内部储存的水在加压的过程中释放出来，促进磷酸盐粘结剂各物质之间的进一步反应，提高胶结强度。同时，保水剂的使用降低了加压过程中混合物料中水分的流失，为磷酸盐胶体各物质之间的进一步反应生成胶体提供保障。此外，在压制过程中，缓慢增长的压力及恒压保持使物料中的自由水在坯体中充分的传递，使坯体不同部位磷酸盐胶体的各组分充分反应，进而对坯体中的木屑纤维和秸秆纤维形成有效胶结。采用该方法得到的植物纤维人造板性能优异，具有广泛的应用价值。
本发明第三方面提供了上述的植物纤维人造板和/或根据上述的方法制备的植物纤维人造板的应用。
例如在建筑领域中的应用，例如室内装修、家具制造和外墙保温材料等。
本发明提供的植物纤维人造板及其制备工艺，通过增塑剂的塑化作用提高纤维韧性，改善板材性能。加之保水剂和多孔材料的协同作用，有效提高了磷酸盐粘结剂的胶粘特性。同时，缓慢增长的压力及恒压保持使物料中的自由水在坯体中充分的传递，促进磷酸盐胶体各组分的充分反应，实现坯体中秸秆纤维，以及任选的木屑纤维的有效胶结。采用该方法制备的植物纤维人造板，板材性能优异、环保健康，且无甲醛排放，不仅缓解了森林资源面临的压力，也避免了秸秆焚烧对生态环境的危害，具有极高的推广前景。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加容易理解，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
【实施例1】
准确称量各物质，具体见表1，以各物质的总重量为基准，小麦秸秆纤维(长度为1-4mm的短秸秆纤维与长度为10-15mm的长秸秆纤维的重量比为5∶2)的重量为49.2重量％、三醋酸甘油酯(增塑剂)的重量为10重量％、磷酸盐粘结剂的重量为31.9重量％；以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)的重量为10重量％、陶粒(多孔载体，平均粒径为2mm)的重量为18重量％。
其中，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，重烧MgO粉体和纳米Al2O3粉体(金属氧化物，纳米Al2O3粉体的平均粒径为40nm，重烧MgO粉体的平均粒径为100nm，重烧MgO粉体与纳米Al2O3粉体的重量比为2∶1)的总重量为49重量％、磷酸二氢钠与磷酸氢钠(磷酸盐，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为2∶1)的总重量为32.5重量％、焦磷酸钠(缓凝剂)的含量为2.5重量％、偏高岭土(矿物外加剂)的含量为16重量％。
(A)秸秆纤维的预处理：将小麦秸秆纤维和三醋酸甘油酯在温度为40℃的蒸汽环境中混合均匀，混合完毕后，放置4h，得到预处理的混合物。
(B)混料：将金属氧化物、磷酸盐、缓凝剂、矿物外加剂、保水剂和多孔载体置于混料机中混合均匀，随后，加入步骤(A)得到的预处理的混合物，再次搅拌混合均匀，搅拌过程中以喷雾形式加入水(喷水雾)，使混合物料处于半干状态(含水量为25重量％)，得到半干的混合物。
(C)压制成型：压制之前，在冷压机的模具中喷涂甲基硅油(脱模剂)，随后，将步骤(B)得到的半干的混合物放入冷压机的模具中，以0.5MPa/s的速率加载到20MPa时，停止增压，保持60min后脱模，得到植物纤维毛坯板。
(D)蒸养：将步骤(C)得到的毛坯板置于40℃的环境中蒸养0.5h，冷却后根据需要进行切割，即得到植物纤维板材。
【实施例2】
准确称量各物质，具体见表1和表2，以各物质的总重量为基准，杨木木屑纤维(长度为0.5-1mm的短木屑纤维与长度为5-10mm的长木屑纤维的重量比为3∶1)的重量为7.4重量％，小麦秸秆纤维(长度为1-4mm的短秸秆纤维与长度为10-15mm的长秸秆纤维的重量比为5∶2)的重量为47.3重量％、三醋酸甘油酯(增塑剂)的重量为8.3重量％、磷酸盐粘结剂的重量为29.6重量％；以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)的重量为9重量％、陶粒(多孔载体，平均粒径为2mm)的重量为16重量％。
其中，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，重烧MgO粉体和纳米Al2O3粉体(金属氧化物，纳米Al2O3粉体的平均粒径为40nm，重烧MgO粉体的平均粒径为100nm，重烧MgO粉体与纳米Al2O3粉体的重量比为2∶1)的总重量为49重量％、磷酸二氢钠与磷酸氢钠(磷酸盐，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为2∶1)的总重量为32.5重量％、焦磷酸钠(缓凝剂)的含量为2.5重量％、偏高岭土(矿物外加剂)的含量为16重量％。
(A)木屑纤维和秸秆纤维的预处理：将杨木木屑纤维、小麦秸秆纤维和三醋酸甘油酯在温度为60℃的蒸汽环境中混合均匀，混合完毕后，放置2h，得到预处理的混合物。
(B)混料：将金属氧化物、磷酸盐、缓凝剂、矿物外加剂、保水剂和多孔载体置于混料机中混合均匀，随后，加入步骤(A)得到的预处理的混合物，再次搅拌混合均匀，搅拌过程中以喷雾形式加入水，使混合物料处于半干状态(含水量为30重量％)，得到半干的混合物。
(C)压制成型：压制之前，在冷压机的模具中喷涂甲基硅油(脱模剂)，随后，将步骤(B)得到的半干的混合物放入冷压机的模具中，以0.1MPa/s的速率加载到30MPa时，停止增压，保持40min后脱模，得到植物纤维毛坯板。
(D)蒸养：将步骤(C)得到的毛坯板置于80℃的环境中蒸养1h，冷却后根据需要进行切割，即得到植物纤维板材。
【实施例3】
准确称量各物质，具体见表1，以各物质的总重量为基准，松木木屑纤维(长度为0.5-1mm的短木屑纤维与长度为5-10mm的长木屑纤维的重量比为3∶1)的重量为14.2重量％，玉米秸秆纤维(长度为1-4mm的短秸秆纤维与长度为10-15mm的长秸秆纤维的重量比为5∶2)的重量为46.4重量％、三醋酸甘油酯(增塑剂)的重量为6.6重量％、磷酸盐粘结剂的重量为27.5重量％；以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)的重量为6重量％、陶粒(多孔载体，平均粒径为2mm)的重量为13重量％。
其中，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，重烧MgO粉体和纳米Al2O3粉体(金属氧化物，纳米Al2O3粉体的平均粒径为40nm，重烧MgO粉体的平均粒径为100nm，重烧MgO粉体与纳米Al2O3粉体的重量比为2∶1)的总重量为49重量％、磷酸二氢钠与磷酸氢钠(磷酸盐，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为2∶1)的总重量为32.5重量％、焦磷酸钠(缓凝剂)的含量为2.5重量％、偏高岭土(矿物外加剂)的含量为16重量％。
(A)木屑纤维和秸秆纤维的预处理：将松木木屑纤维、玉米秸秆纤维和三醋酸甘油酯在温度为80℃的蒸汽环境中混合均匀，混合完毕后，放置1h，得到预处理的混合物。
(B)混料：将金属氧化物、磷酸盐、缓凝剂、矿物外加剂、保水剂和多孔载体置于混料机中混合均匀，随后，加入步骤(A)得到的预处理的混合物，再次搅拌混合均匀，搅拌过程中以喷雾形式加入水，使混合物料处于半干状态(含水量为40重量％)，得到半干的混合物。
(C)压制成型：压制之前，在冷压机的模具中喷涂甲基硅油(脱模剂)，随后，将步骤(B)得到的半干的混合物放入冷压机的模具中，以0.05MPa/s的速率加载到40MPa时，停止增压，保持2min后脱模，得到植物纤维毛坯板。
(D)蒸养：将步骤(C)得到的毛坯板置于60℃的环境中蒸养2h，冷却后根据需要进行切割，即得到植物纤维板材。
【实施例4-12】
按照实施例2的方法，不同的是，秸秆纤维、磷酸盐粘结剂、增塑剂、保水剂、多孔载体和木屑纤维的参数，具体见表1。
【实施例13-16】
按照实施例2的方法，不同的是，磷酸盐粘结剂的参数，具体见表2。
【对比例1】
按照实施例2的方法，不同的是，不加入三醋酸甘油酯(增塑剂)。
【对比例2】
按照实施例2的方法，不同的是，不加入羟丙基甲基纤维素醚(保水剂)。
【对比例3】
按照实施例2的方法，不同的是，不加入陶粒(多孔载体，平均粒径为2mm)。
【测试例】
按照国标GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别对实施例1-16和对比例1-3制备的植物纤维板材进行静曲强度、吸水膨胀率、尺寸稳定性、含水率、甲醛释放量、内胶合强度、香烟灼烧等级(表面耐香烟灼烧性能)进行测试，结果如表3所示。
Figure BDA0002320382230000131
Figure BDA0002320382230000141
Figure BDA0002320382230000151
从实施例1-16和对比例1-3可以看出，本发明方法制备的植物纤维人造板性能优异，其静曲强度明显高于普通中密度板材，吸水膨胀率低，尺寸性能较稳定，内胶合强度合格，且该板材无甲醛排放，具有极好的表面耐香烟灼烧性能。
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (40)

1.一种植物纤维人造板的制备方法，包括以下步骤：
（A）将木屑纤维、秸秆纤维和增塑剂进行第一混合，得到第一混合物；
（B）将磷酸盐粘结剂、保水剂、多孔载体和步骤（A）得到的第一混合物进行第二混合，在第二混合过程中进行喷水雾处理，得到第二混合物；
（C）将步骤（B）得到的第二混合物入模压制成型，并脱模，得到毛坯板；
（D）将步骤（C）得到的毛坯板进行蒸养；
其中，磷酸盐粘结剂包括磷酸盐和金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合的过程包括：在温度为40-80℃的蒸汽中混合，并保持1-4h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制成型的过程包括：以0.05-0.5MPa/s的速率加载到20-40MPa，停止增压，并保持2-60min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸养的条件包括：温度为40-80℃，时间为0.5-2h。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤（B）的混合之后且步骤（C）的压制之前，该方法还包括喷涂脱模剂处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脱模剂为甲基硅油。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，以植物纤维人造板的总重量为基准，木屑纤维的含量为0-27.5重量%，秸秆纤维的含量为42-54重量%，磷酸盐粘结剂的含量为25-35重量%，增塑剂的含量为3-11重量%；以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，保水剂的含量为2-10重量%，多孔载体的含量为8-18重量%。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述木屑纤维为杨木木屑纤维和/或松木木屑纤维。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述木屑纤维包括短木屑纤维和长木屑纤维。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述短木屑纤维的长度为0.5-1mm。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述长木屑纤维的长度为5-10mm。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述短木屑纤维与长木屑纤维的重量比为（1-3）：1。
13.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述秸秆纤维选自小麦秸秆纤维、玉米秸秆纤维和水稻秸秆纤维。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述秸秆纤维包括短秸秆纤维和长秸秆纤维。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述短秸秆纤维的长度为1-4mm。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述长秸秆纤维的长度为10-15mm。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述短秸秆纤维与长秸秆纤维的重量比为（1-4）：1。
18.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐粘结剂还包括缓凝剂和矿物外加剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，以磷酸盐粘结剂的总重量为基准，金属氧化物的含量为40-60重量%、磷酸盐的含量为20-40重量%、缓凝剂的含量为1-5重量%、矿物外加剂的含量为10-20重量%。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属氧化物与磷酸盐的重量比为（1.2-1.8）：1。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，以金属氧化物的重量为基准，缓凝剂的含量为3-8重量%，矿物外加剂的含量为28-33重量%。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐选自磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钠和磷酸氢钾。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢钠。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，磷酸二氢钠与磷酸氢钠的重量比为（1-3）：1。
25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物选自MgO和Al2O3。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述MgO为重烧MgO粉体。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述Al2O3为纳米Al2O3粉体。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述纳米Al2O3粉体的平均粒径为20-50nm。
29.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，MgO与Al2O3的重量比为（1-3）：1。
30.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述缓凝剂为三聚磷酸钠和/或焦磷酸钠。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述缓凝剂为焦磷酸钠。
32.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述矿物外加剂选自偏高岭土、超细矿粉和超细粉煤灰。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述矿物外加剂为偏高岭土。
34.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述增塑剂为三醋酸甘油酯和/或柠檬酸三正丁酯。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述增塑剂为三醋酸甘油酯。
36.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚。
37.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述多孔载体为陶粒。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述多孔载体的平均粒径为1-3mm。
39.由权利要求1-38中任意一项所述的方法制备得到的植物纤维人造板。
40.权利要求39所述的植物纤维人造板的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570275A (zh) * 2004-05-11 2005-01-26 南京林业大学 环保型草木复合高中密度纤维板制造方法
CN1857885A (zh) * 2006-04-24 2006-11-08 南京林业大学 一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法
JP2011218775A (ja) * 2010-02-10 2011-11-04 Hitachi Chem Co Ltd 木質系建材
CN104369235A (zh) * 2014-11-28 2015-02-25 苏州伊埃夫化学材料科技有限公司 一种环保型多功能复合人造板
CN104369251A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 蒋华 一种棉花秸秆复合人造板的制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570275A (zh) * 2004-05-11 2005-01-26 南京林业大学 环保型草木复合高中密度纤维板制造方法
CN1857885A (zh) * 2006-04-24 2006-11-08 南京林业大学 一种利用稻秸秆降低人造板游离甲醛的方法
JP2011218775A (ja) * 2010-02-10 2011-11-04 Hitachi Chem Co Ltd 木質系建材
CN104369251A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 蒋华 一种棉花秸秆复合人造板的制造方法
CN104369235A (zh) * 2014-11-28 2015-02-25 苏州伊埃夫化学材料科技有限公司 一种环保型多功能复合人造板

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