CN112252069B - 一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于人造板加工技术领域，同时属于功能材料领域，具体涉及一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法。本发明采用纳米纤维素与无机纳米氧化物复合，经过疏水改性剂处理得到疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，并将其添加到无醛丙烯酸树脂乳液中得到疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，同时利用制得的纳米纤维素纸作为浸渍于复合乳液，经进一步热压贴合于无醛人造板表面，使纳米纤维素、无机纳米氧化物、丙烯酸树脂与无醛人造板得到牢固且一体化的组装与结合，从而赋予人造板超疏水性与其他功能性，如抗菌性、光催化性与阻燃性。

Description

一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法
技术领域
本发明属于人造板加工技术领域，同时属于功能材料领域，具体涉及一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法。
背景技术
人造板在使用过程中除应满足力学性能要求外，还应针对具体使用条件附加特定功能，即对热、电、光、磁、声以及水分、火焰、细菌、虫害等表现出特殊功能。受到“荷叶效应”的启发，如果能够在人造板表面构建类似荷叶表面的微纳分级结构，使其获得超疏水性能，则将有效阻止液态水的浸润，解决继而产生的人造板尺寸稳定性弱、容易腐朽等问题。这将极大拓宽人造板行业的应用发展领域，提高其相关产品的附加值。
目前，实施于人造板材的超疏水界面构筑技术存在诸多瓶颈。其一，超疏水表面特有的微纳分级结构十分脆弱，且该结构与人造板材表面较难通过化学键合作用紧密连接，易受加工和使用过程中的机械冲击、磨擦等作用而损坏，丧失其原有的超疏水性能；其二，户外使用时会遭遇弱酸性雨水的冲刷与侵蚀、日常紫外光的辐射、风沙长期的刮蹭、微生物的滋生，都会使其失去超疏水自清洁效果。
由于受生产原料所限，人造板(胶合板、刨花板和纤维板等)的外观同样存在缺陷，无法媲美实木板材表面自然美观的纹理与色泽。利用浸渍纸修饰人造板表面，从而获得浸渍纸饰面人造板，即能够较好的弥补上述缺陷，又能够赋予人造板免油漆、实木感强、尺寸稳定性好、环保性强、品种丰富、用途广等优点。然而，我国目前的浸渍纸行业起点低，缺乏专业性人才，行业整体发展水平良莠不齐，明显呈现两极分化趋势，产品质量尚且无法获得保障。因此，如何在修饰人造板外观的同时赋予其超疏水及其他功能性，并涵盖上述优点，获得多功能超疏水无醛人造板是研究亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，完善现有技术中的不足，修饰人造板外观，并解决以往超疏水人造板表面机械稳定性差、界面结合不牢固、易受紫外光及生物侵害等缺陷。该方法绿色环保、简便可行、可规模化生产，通过该方法可以获得具备超疏水、抗菌、光催化、阻燃功能且尺寸稳定、耐久性良好的人造板。
为此，本发明按照以下步骤进行：
一、将木粉先后通过水热反应、高强度超声处理木粉，获得纳米纤维素悬浮液；
二、将悬浮液进行过滤、冲洗、压榨与真空干燥后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解、冷冻干燥后，制得纳米纤维素；
三、将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液，然后加入无机纳米氧化物，通过机械搅拌复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将其利用疏水改性剂处理、洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；
四、将制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂中，通过机械搅拌进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将步骤二制得纳米纤维素纸浸渍于疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液中一段时间后取出；
五、浸渍干燥后的纳米纤维素纸与人造板组坯在一定条件下热压，即得到多功能超疏水无醛人造板。
步骤一中，所述的木粉为杨木粉、松木粉、轻木粉；将木粉加入到双氧水、次氯酸钠、乙醇和去离子水混合而成的混合溶液中，先水热反应，再超声处理，得到纳米纤维素悬浮液。
步骤一中，所述的水热反应温度与时间分别为120～200℃与60～120min。
步骤一中，所述的高强度超声处理功率与时间分别为900～1200W与20～60min。
步骤二中，所述的硫酸水解过程如下，配制50～70wt％的硫酸溶液，将纳米纤维素纸与硫酸溶液以质量比为1:25～35混合，40～50℃反应2～3h。
步骤二中，所述的真空干燥温度为40～70℃，冷冻干燥温度为-45～-60℃。
步骤三中，所述的纳米纤维素分散液的质量浓度为3～5％，添加无机纳米氧化物与纳米纤维素分散液的质量比为1：15～20。
步骤三中，所述的机械搅拌时间与速度分别为2～4h与200～800r/min。
步骤三中，所述的无机纳米氧化物为纳米氧化锌(ZnO NPs)、纳米二氧化钛(TiO2NPs)、纳米三氧化二铝(Al2O3 NPs)、纳米二氧化硅(SiO2 NPs)或/和纳米银(Ag NPs)。
步骤三中，所述的无机纳米氧化物粒径为20～300nm。
步骤三中，所述的疏水改性剂为硬脂酸、十八烷基三氯硅烷、全氟辛基硅氧烷或全氟癸基硅氧烷。
步骤三中，所述的疏水改性剂需加入无水乙醇、正己烷或甲醇中配制成质量浓度为0.01～0.1g/mL的疏水改性溶液。
步骤三中，所述的纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料与改性液的质量比为1:30～100，改性时间为60～120min
步骤四中，所述的丙烯酸树脂的固含量为20～30％，疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料与丙烯酸树脂的质量比为1：15～20。
步骤四中，所述的机械搅拌时间与速度分别为2～6h与300～600r/min。
步骤四中，所述的纳米纤维素纸浸渍于疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液的时间为15～45s。
步骤五中，所述的干燥方式为鼓风干燥，其温度设定为120～150℃。
步骤五中，所述的热压处理过程中施加的压力、温度和时间分别为1MPa、100～150℃和20～60s。
步骤五中，所述的人造板为无醛胶合板、纤维板或者刨花板，通过无醛生物胶制造而成。
步骤五中，得到的所述的多功能超疏水无醛人造板表面与水的接触角大于145°，滚动角小于10°。
步骤三中，所述的无机纳米氧化物(TiO2 NPs或/和ZnO NPs)的添加，能够有效抑制人造板表面光降解和光变色的发生。
步骤三中，所述的无机纳米氧化物(TiO2 NPs或/和Ag NPs)的添加，能够有效抑制人造板表面细菌的滋生。
步骤三中，所述的无机纳米氧化物(Al2O3 NPs、SiO2 NPs或/和ZnO NPs)的添加，能够有效提高人造板的阻燃性能以及热稳定性。
本发明采用纳米纤维素与无机纳米氧化物复合，经过疏水改性剂处理得到疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，并将其添加到无醛丙烯酸树脂乳液中得到疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，同时利用制得的纳米纤维素纸作为浸渍于复合乳液，经进一步热压贴合于无醛人造板表面，使纳米纤维素、无机纳米氧化物、丙烯酸树脂与无醛人造板得到牢固且一体化的组装与结合，从而赋予人造板超疏水性与其他功能性，如抗菌性、光催化性与阻燃性。
制得的多功能超疏水无醛人造板表面由于具有由纳米纤维素与无机纳米氧化物构成的微纳分级结构、疏水改性剂的修饰以及丙烯酸树脂的固化，具有良好的疏水效果，即其表面与水的接触角大于145°，滚动角小于10°。
制得的多功能超疏水无醛人造板饰面中由于具有光催化活性的TiO2 NPs或ZnONPs的存在，当将其置于含有有机染料(如罗丹明B，亚甲基蓝)的水溶液中，经过48～72h的紫外光照后，能够使溶液变为无色，有效催化降解附着在人造板表面的有机污染物，呈现良好的光催化效果。
制得的多功能超疏水无醛人造板饰面中由于具有抑菌作用的TiO2 NPs或Ag NPs的存在，当将其置于接种大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的培养基中培养24h后，能够有效抑制周围细菌的滋生，呈现良好的抑菌效果。
制得的多功能超疏水无醛人造板饰面中由于具有无机纳米氧化物(Al2O3NPs、SiO2NPs或ZnO NPs)的存在，可以延缓燃烧过程中火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成，起到一定的阻燃效果。
制得的多功能超疏水无醛人造板饰面中由于具有无机纳米氧化物(Ag NPs和TiO2NPs)的存在，当将其置于接种金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的培养基中培养24h后，能够有效抑制周围细菌的滋生；当置于含有亚甲基蓝的水溶液中，经过紫外光照后，能够使溶液变为无色；同时可以延缓燃烧过程中火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成，起到一定的阻燃效果。
制得的多功能超疏水无醛人造板采用无醛树脂和无醛生物胶制造的人造板，可以作为室内建材或装饰材使用，无甲醛释放隐患，且无受潮变形问题产生，能够保证室内工作与生活质量。同时，也可应用于室外景观建筑、木栅栏、露台地板等场合，市场前景广阔。
具体实施方式
一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，步骤如下：
一、利用双氧水、次氯酸钠、乙醇、去离子水，通过水热反应(反应温度与时间分别为120～200℃与60～120min)、高强度超声(处理功率与时间分别为900～1200W与20～60min)等一系列手段处理木粉(杨木粉、松木粉、轻木粉)，获得纳米纤维素悬浮液；
二、将悬浮液进行过滤、冲洗、压榨与真空干燥(温度为40～70℃)后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解(纳米纤维素纸与50～70wt％的硫酸溶液以质量比为1:25～35混合，40～50℃反应2～3h)、冷冻干燥(-45～-60℃)后，制得纳米纤维素；
三、将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液(质量浓度为3～5％)，然后加入无机纳米氧化物(TiO2 NPs、SiO2 NPs、Al2O3NPs、Ag NPs或/和ZnONPs，粒径为20～300nm)，其添加量与分散液的质量比为1：15～20，通过机械搅拌(时间与速度分别为2～4h与200～800r/min)复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将复合材料利用疏水改性剂(硬脂酸、十八烷基三氯硅烷、全氟辛基硅氧烷或全氟癸基硅氧烷)处理(将改性剂加入无水乙醇、正己烷或甲醇中配制成质量浓度为0.01～0.1g/mL的疏水改性溶液，再将复合材料添加到改性液中处理60～120min，复合材料与改性液的质量比为1:30～100)，经洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；
四、将疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂(固含量为20～30％)中，疏水复合材料与丙烯酸的质量比为1：15～20，通过机械搅拌(时间与速度分别为2～6h与300～600r/min)进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将制得纳米纤维素纸浸渍于乳液中15～45s后取出；
五、将干燥后(鼓风干燥温度设定为120～150℃)的浸渍纳米纤维素纸与人造板组坯(无醛胶合板、纤维板或者刨花板，通过无醛生物胶制造而成)进行热压处理(压力、温度和时间分别为1MPa、100～150℃和20～60s)，即得到多功能超疏水无醛人造板。
制得的多功能超疏水无醛人造板表面具有良好的疏水效果，即其表面与水的接触角大于145°，滚动角小于10°；当将其置于接种大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的培养基中培养24h后，能够有效抑制周围细菌的滋生；当置于含有亚甲基蓝的水溶液中，经过紫外光照后，能够使溶液变为无色；在缓燃烧过程中，可以延火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成。
实施例一
一、利用双氧水、次氯酸钠、乙醇、去离子水，通过水热反应(反应温度与时间分别为180℃与90min)、高强度超声(处理功率与时间分别为900W与40min)等一系列手段处理杨木粉，获得纳米纤维素悬浮液；
二、将悬浮液进行过滤、压榨与真空干燥(温度为60℃)后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解(纳米纤维素纸与60wt％的硫酸溶液以1:30混合，45℃反应2.5h)、冷冻干燥(-55℃)处理制备纳米纤维素；
三、将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液(质量浓度为3％)，然后加入无机纳米氧化物(TiO2 NPs和Al2O3 NPs，粒径为150～300nm，质量比2:1)，其添加量与分散液的质量比为1：15，通过机械搅拌(时间与速度分别为4h与300r/min)复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将复合材料利用疏水改性剂(十八烷基三氯硅烷)处理(将改性剂加入正己烷中配制成质量浓度为0.01g/mL的疏水改性液，再将复合材料添加到改性液中处理90min，复合材料与改性液的质量比为1:50)，经洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；
四、将疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂(固含量为25％)中，疏水复合材料与丙烯酸的质量比为1：15，通过机械搅拌(时间与速度分别为2h与300r/min)进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将制得纳米纤维素纸浸渍于乳液中30s后取出；
五、将干燥后(鼓风干燥温度设定为120℃)的浸渍纳米纤维素纸与人造板组坯(无醛胶合板，通过无醛生物胶制造而成)进行热压处理(压力、温度和时间分别为1MPa、120℃和40s)，即得到多功能超疏水无醛人造板。
制得的多功能超疏水无醛人造板表面与水的接触角为152°，滚动角为9°；由于光催化性TiO2 NPs的存在，当置于含有亚甲基蓝的水溶液中，经过60h的紫外光照后，能够使溶液变为无色：由于TiO2 NPs和Al2O3 NPs的存在，可以延缓燃烧过程中火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成，起到一定的阻燃效果。
实施例二
一、利用双氧水、次氯酸钠、乙醇、去离子水，通过水热反应(反应温度与时间分别为160℃与120min)、高强度超声(处理功率与时间分别为1000W与30min)等一系列手段处理松木粉，获得纳米纤维素悬浮液；
二、将悬浮液进行过滤、压榨与真空干燥(温度为65℃)后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解(纳米纤维素纸与55wt％的硫酸溶液以1:33混合，50℃反应2.5h)、冷冻干燥(-45℃)处理制备纳米纤维素；
三、将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液(质量浓度为3％)，然后加入无机纳米氧化物(Ag NPs和SiO2 NPs，粒径为30～200nm，质量比1：1)，其添加量与分散液的质量比为1：17，通过机械搅拌(时间与速度分别为3h与450r/min)复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将复合材料利用疏水改性剂(硬脂酸)处理(将改性剂加入无水乙醇中配制成质量浓度为0.1g/mL的疏水改性液，再将复合材料添加到改性液中处理120min，复合材料与改性液的质量比为1:40)，经洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；
四、将疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂(固含量为27％)中，疏水复合材料与丙烯酸的质量比为1：17，通过机械搅拌(时间与速度分别为5h与400r/min)进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将制得纳米纤维素纸浸渍于乳液中40s后取出；
五、将干燥后(鼓风干燥温度设定为130℃)的浸渍纳米纤维素纸与人造板组坯(无醛纤维板，通过无醛生物胶制造而成)进行热压处理(压力、温度和时间分别为1MPa、140℃和50s)，即得到多功能超疏水无醛人造板。
制得的多功能超疏水无醛人造板表面与水的接触角为150°，滚动角为10°；由于抗菌性Ag NPs的存在，当将其置于接种金黄色葡萄球菌的培养基中培养24h后，能够有效抑制周围细菌的滋生；由于Ag NPs和SiO2 NPs的存在，可以延缓燃烧过程中火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成，起到一定的阻燃效果。
实施例三
一、利用双氧水、次氯酸钠、乙醇、去离子水，通过水热反应(反应温度与时间分别为200℃与60min)、高强度超声(处理功率与时间分别为1200W与20min)等一系列手段处理轻木粉，获得纳米纤维素悬浮液；
二、将悬浮液进行过滤、压榨与真空干燥(温度为50℃)后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解(纳米纤维素纸与65wt％的硫酸溶液以1:28混合，40℃反应2h)、冷冻干燥(-60℃)处理制备纳米纤维素；
三、将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液(质量浓度为4％)，然后加入无机纳米氧化物(Ag NPs和ZnO NPs，粒径为30～100nm，质量比1:2)，其添加量与分散液的质量比为1：18，通过机械搅拌(时间与速度分别为3.5h与600r/min)复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将复合材料利用疏水改性剂(全氟癸基硅氧烷)处理(将改性剂加入甲醇中配制成质量浓度为0.05g/mL的疏水改性液，再将复合材料添加到改性液中处理100min，复合材料与改性液的质量比为1:60)，经洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；
四、将疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂(固含量为30％)中，疏水复合材料与丙烯酸的质量比为1：15，通过机械搅拌(时间与速度分别为6h与500r/min)进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将制得纳米纤维素纸浸渍于乳液中40s后取出；
五、将干燥后(鼓风干燥温度设定为140℃)的浸渍纳米纤维素纸与人造板组坯(无醛刨花板，通过无醛生物胶制造而成)进行热压处理(压力、温度和时间分别为1MPa、140℃和50s)，即得到多功能超疏水无醛人造板。
制得的多功能超疏水无醛人造板表面与水的接触角为148°，滚动角为10°；由于抗菌性Ag NPs的存在，当将其置于接种金黄色葡萄球菌的培养基中培养24h后，能够有效抑制周围细菌的滋生；由于光催化性ZnO NPs的存在，当置于含有亚甲基蓝的水溶液中，经过72h的紫外光照后，能够使溶液变为无色；由于Ag NPs和ZnO NPs的存在，可以延缓燃烧过程中火焰的蔓延，减慢热裂解反应的速度，抑制可燃性气体的生成，起到一定的阻燃效果。

Claims (5)

1.一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将木粉先后通过水热反应、高强度超声处理木粉，获得纳米纤维素悬浮液；
（2）将悬浮液进行过滤、冲洗、压榨与真空干燥后，制得纳米纤维素纸，取出部分纳米纤维素纸进行硫酸水解、冷冻干燥后，制得纳米纤维素；
（3）将制得纳米纤维素超声分散于去离子水中，配制纳米纤维素分散液，然后加入无机纳米氧化物，通过机械搅拌复合，过滤、干燥后，制得纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料，随后将其利用疏水改性剂处理、洗涤、过滤、干燥后，制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料；所述的纳米纤维素分散液的质量浓度为3~5 %，添加无机纳米氧化物与纳米纤维素分散液的质量比为1：15~20；所述的机械搅拌时间与速度分别为2~4 h与200~800 r/min；所述的无机纳米氧化物为纳米氧化锌（ZnO NPs）、纳米二氧化钛（TiO2 NPs）、纳米三氧化二铝（Al2O3 NPs）或/和纳米二氧化硅（SiO2 NPs）；所述的无机纳米氧化物粒径为20～300nm；所述的疏水改性剂为硬脂酸、十八烷基三氯硅烷、全氟辛基硅氧烷或全氟癸基硅氧烷，所述的疏水改性剂需加入无水乙醇、正己烷或甲醇中配制成质量浓度为0.01~0.1 g/mL的疏水改性溶液；所述的纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料与改性液的质量比为1:30~100，改性时间为60~120 min；
（4）将制得疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料添加到丙烯酸树脂中，通过机械搅拌进行复合，制备疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液，并将步骤二制得纳米纤维素纸浸渍于疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液中一段时间后取出；
（5）浸渍干燥后的纳米纤维素纸与人造板组坯在一定条件下热压，即得到多功能超疏水无醛人造板。
2.如权利要求1所述的一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的木粉为杨木粉、松木粉、轻木粉；将木粉加入到双氧水、次氯酸钠、乙醇和去离子水混合而成的混合溶液中，先水热反应，再超声处理，得到纳米纤维素悬浮液；所述的水热反应温度与时间分别为120~200℃与60~120 min；所述的高强度超声处理功率与时间分别为900~1200 W与20~60 min。
3.如权利要求1所述的一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的硫酸水解过程如下，配制50~70 wt%的硫酸溶液，将纳米纤维素纸与硫酸溶液以质量比为1:25~35混合，40~50 ℃反应2~3 h；所述的真空干燥温度为40~70 ℃，冷冻干燥温度为-45~-60 ℃。
4.如权利要求1所述的一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述的丙烯酸树脂的固含量为20～30％，疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物复合材料与丙烯酸树脂的质量比为1：15~20；所述的机械搅拌时间与速度分别为2~6 h与300~600r/min；所述的纳米纤维素纸浸渍于疏水纳米纤维素/无机纳米氧化物/丙烯酸复合乳液的时间为15~45 s。
5.如权利要求1所述的一种多功能超疏水无醛人造板的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述的干燥方式为鼓风干燥，其温度设定为120~150 ℃；所述的热压处理过程中施加的压力、温度和时间分别为1 MPa、100～150 ℃和20～60 s；所述的人造板为无醛胶合板、纤维板或者刨花板，通过无醛生物胶制造而成；得到的所述的多功能超疏水无醛人造板表面与水的接触角大于145°，滚动角小于10°。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116376346B (zh) * 2023-03-31 2024-05-03 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 一种纳米改性的疏水疏油助剂、高耐污饰面人造板及其制备方法
CN116376347A (zh) * 2023-03-31 2023-07-04 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 一种纳米改性的防指纹助剂、高耐污饰面人造板及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108708213A (zh) * 2018-06-04 2018-10-26 南京林业大学 吸附二氧化碳的无醛树脂浸渍装饰纸贴面人造板制造方法
CN109680544A (zh) * 2018-12-20 2019-04-26 南京林业大学 一种疏水型无醛装饰纸饰面人造板及其制备方法
CN110343282A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 广西大学 一种超疏水性纳米纤维素膜及其制备方法
AU2020100277A4 (en) * 2019-06-04 2020-04-02 Qilu University Of Technology Cellulose nanofibril-based hydrophobic composite film material and method for preparing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121890B (fi) * 2009-06-08 2011-05-31 Upm Kymmene Corp Uudentyyppinen paperi ja menetelmä sen valmistamiseksi
CN101851295B (zh) * 2010-06-30 2011-08-17 东北林业大学 均匀化精细纳米纤维素纤维的制备方法
CN103396654A (zh) * 2013-08-19 2013-11-20 南京林业大学 一种纤维素纳米纤丝/环氧树脂复合膜的制备方法
US10105866B2 (en) * 2016-02-24 2018-10-23 Dehua Tb New Decoration Material Co., Ltd. Method for preparing functional engineered wood
CN110685182B (zh) * 2019-09-02 2020-12-22 华南理工大学 一种基于纳米纤维素的可控雾度纳米纸及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110343282A (zh) * 2018-04-02 2019-10-18 广西大学 一种超疏水性纳米纤维素膜及其制备方法
CN108708213A (zh) * 2018-06-04 2018-10-26 南京林业大学 吸附二氧化碳的无醛树脂浸渍装饰纸贴面人造板制造方法
CN109680544A (zh) * 2018-12-20 2019-04-26 南京林业大学 一种疏水型无醛装饰纸饰面人造板及其制备方法
AU2020100277A4 (en) * 2019-06-04 2020-04-02 Qilu University Of Technology Cellulose nanofibril-based hydrophobic composite film material and method for preparing the same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
木材表面疏水涂层的制备及耐久性测试;吴新宇等;《家具》;20200101(第01期);全文 *
疏水型纳米纤维素/纳米ZnO复合材料的制备及性能表征;朱文凯等;《科技创新与应用》;20160818(第23期);全文 *
纳米纤维素的制备及应用研究进展;霍倩等;《纺织科学与工程学报》;20200720(第03期);全文 *

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