CN114939917B - 一种耐湿木质三层板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人造纤维板材技术领域,尤其公开了一种耐湿木质三层板。该耐湿木质三层板一方面采用耐湿硫氧镁胶凝材料作为无机胶粘剂,并且通过设置不同配合比的表层和芯层,芯层更高的木粉含量一来可以降低成本,二来可以降低样板的密度,且使表层发挥更强的耐湿性能;另一方面搭配使用特定的憎水剂和浸润分散剂,不仅发挥植物多酚对木质纤维的浸润改性特征,同时也对耐湿性发挥协同增强的效果,保证了该木质三层板具有较一般硫氧镁胶凝材料制成的木质板更优异的耐水性,继而在防霉防烂上发挥更好的效果。本发明还公开了上述耐湿木质三层板的制作方法。
Description
技术领域
本发明属于人造纤维板材技术领域,具体来讲,涉及一种耐湿木质三层板及其制作方法。
背景技术
传统的人造纤维板主要以木屑等木质纤维为主要原料,添加胶黏剂,采用热压工艺制作而成。其主要存在以下行业难题:1)甲醛等有毒有害挥发性物质高;2)遇火即燃,并在燃烧过程释放大量浓烟和有毒有害物质,安全性能没有保障;3)遇水膨胀,产品强度急剧下降,不能在露天环境下应用;在湿度大的环境中,产品极易吸湿膨胀,极易变形,影响使用寿命;4)握钉力差,导致产品安装使用性能大打折扣;5)在潮湿环境中容易发霉、腐烂。
针对有醛污染、以及易燃性,目前已有采用耐燃无机胶黏剂来解决的技术方案。针对吸潮、易发霉腐烂的问题,目前也进行了相关研究。但一般的解决方法包括:1)添加防水组分,如CN 113956019A的技术方案中,以丁苯乳液、有机复合硅及少量的硫酸亚铁组合的水溶液作为防水剂;又如CN 105753428A的技术方案中,以氧化镁和硫酸镁形成的硫氧镁水泥板具有耐水性好的特点。2)设置防水结构层。3)上述两种手段的结合,如CN 113844134A的技术方案中,一方面使用轻烧氧化镁,另一方面搭配以钛白纸、油墨和三聚氰胺树脂复合形成的封闭层,来实现防水防潮的目的。
但是,上述解决木质板吸潮问题的技术方案中,仍旧存在下述问题:如采用丁苯乳液中聚合物形成防水层存在成本较高的问题,而未改性的硫氧镁水泥作为气硬性胶凝材料,本身不具备很好的耐水性。将上述两种手段结合使用,又会存在水泥材料与树脂材料结合性能差,导致样板易变形、开裂等问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种耐湿木质三层板及其制作方法,该耐湿木质三层板一方面采用耐湿硫氧镁胶凝材料作为无机胶粘剂,并且通过设置不同配合比的表层和芯层,使表层发挥更强的耐湿性能,另一方面搭配使用特定的憎水剂和浸润分散剂,保证了该木质三层板具有较一般硫氧镁胶凝材料制成的木质板更优异的耐水性,继而在防霉防烂上发挥更好的效果。
为了达到上述发明目的,本发明采用了如下的技术方案:
一种耐湿木质三层板,其由两层表层及二者夹设的一层芯层经模压、养护而获得;其中,表层是由40~75份轻烧MgO、15~30份硫酸镁、1~5份促凝早强剂、1~5份憎水剂和0.1~0.5份浸润分散剂的混合体系,均匀浸渍、拌合20~50份木粉,并经预压成型而得;芯层是由25~35份轻烧MgO、8~15份硫酸镁、1~5份促凝早强剂、1~5份憎水剂和0.1~0.5份浸润分散剂的混合体系,均匀浸渍、拌合55~75份木粉,并经预压成型而得;以上均为质量份数。
上述憎水剂包括质量之比为4:1~10:1的烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷。
其中,烷氧基硅烷选自甲基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的任意一种,或至少两种的组合。
其中,环氧改性聚硅氧烷是以氢化双酚A型环氧树脂在二月桂酸二丁基锡的高温催化(至少140℃)作用下,与聚甲基苯基硅氧烷反应得到的;是粘度小于100Pa·s的低粘度液体。
具体来讲,环氧改性聚硅氧烷的制备方法为:A、将氢化双酚A型环氧树脂、聚甲基苯基硅氧烷分别置于容器中,在80℃下旋转蒸发30min,除去水分,冷却至室温,备用。B、向装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的反应容器中加入氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h,得到透明粘稠状液体,即为所述环氧改性聚硅氧烷。
上述浸润分散剂是植物多酚和壬基酚聚氧乙烯醚优选按照2:1~4:1的质量之比混合而得的混合溶液。所使用的植物多酚是浓度为30g/L~100g/L的溶液,平均分子量为500~3000。
本发明所述木粉包括木材边角料、刨花、秸秆、稻糠、果壳等粉末以及以木质纤维为主要成分的有机物。其中木粉尺寸为0.03mm~10mm,优选为0.1mm~5mm。
所述轻烧MgO指在400℃~600℃的温度下煅烧而成的高活性MgO粉末。其中,粉末细度为50目~500目,优选为100目~300目;优选其中MgO粉末活性不低于40%。
所述促凝早强剂粘度限定为150cp~300cp;可具体选自东莞深海节能建材科技有限公司产1251型或1253型硫氧镁凝胶专用早强剂、或茌平泽泰建筑材料有限公司产ZT-0菱镁水泥低温促凝剂。但本发明并不限于此,其他市售常规能达到相当性能的促凝早强剂均可。
本发明采用MgO-MgSO4-H2O三元体系构成的耐湿硫氧镁胶凝材料作为无机胶黏剂,不仅具有无醛、不燃、力学性能优异等优势,而且搭配采用大量短切木质纤维作为不连续的局部加筋材料,能促使体积结构紧致,提升整体材料的抗拉性能和韧性。将木质纤维与硫氧镁胶凝材料混合后,纤维分布方向为多维乱向排列,对于硫氧镁胶凝材料的微观结构有改善增强作用,通过纤维加筋约束抑制硫氧镁胶凝材料的微裂纹的产生及增长,从而改善硫氧镁胶凝材料的力学强度、抗裂性能。
更为关键的是,本发明采用的浸润分散剂,将耐湿的硫氧镁胶凝材料与大量木质纤维进行有效的分散,避免了纤维局部团聚,解决了硫氧镁胶凝材料与大量木质纤维均匀分散的难题,保证了大量木质纤维的充分浸润。
同时也很关键的是,本发明涉及的促凝早强剂能够有效缩短硫氧镁胶凝材料的凝结时间,促进晶体发育和反应速度,提高晶体稳定性,从而大幅缩短材料加压成型时间,提高生产效率。
本发明所述耐湿木质三层板在耐湿方面具有独特而显著的作用,这是由于采用植物多酚加入木质纤维,不仅发挥植物多酚对木质纤维的浸润改性特征,同时也对耐湿性发挥协同增强的效果。由于植物多酚中的酚羟基与纤维素、半纤维素中的醇羟基,通过氢键、疏解键、共价键结合,植物多酚的酚羟基和苯环使其具有亲水性和疏水性,当植物多酚的亲水基团酚羟基与纤维素、半纤维素结合以及与金属离子络合后,其疏水的苯环结构,即络合的木质纤维表现出了疏水的功能,也增加了木质纤维的耐湿性能。与此同时,以环氧改性的Si-O-Si结构和烷氧基硅烷为憎水剂,不仅起到憎水效果,还能够参与到镁水泥的水化体系,提高复合层的弹性模量和内切强度,显著改善材料的整体强度和尺寸稳定性。
本发明将浸润分散剂与促凝早强剂结合应用,要保证稳定及相匹配的早强时间,通过特有材料的协同作用才能实现上述技术效果,当与不含本发明公开的组分的类似材料组合物相比时,本发明可显示出显著增加的不燃性能、低密度耐湿的综合性能。
本发明提供的上述耐湿木质三层板,采用下述方法来制作:
功能助剂的配制步骤:
A、将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照4:1~10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂备用;
B、将浓度为30g/L~100g/L、平均分子量为500~3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1~4:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂备用。
木粉的预处理步骤:
S11、通过喷淋方式将制备的憎水剂反复2~3次喷淋到木粉表面,自然干燥后再将浸润分散剂喷洒到木粉表面;
S12、按上述芯层和表层中木粉与轻烧MgO的不同比例,加入轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,分别获得芯层混合体及表层混合体,待用。
木质板材的预加工步骤:
在硫酸镁中加入促凝早强剂,混合均匀后,在10min~30min内分别与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀,按照表层-芯层-表层的顺序叠层装入铺装模具并进行预压,获得三层预压板;
三层预压板的模压步骤:
将上述三层预压板于平板压机中进行模压,制得三层模压板。
一般控制模压强度为3MPa~12MPa,模压温度为30℃~60℃,模压时间为60min~360min。
三层模压板的养护步骤:
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护3d~7d,即制得上述耐湿木质三层板。
本发明基于上述特定组分的无机胶凝材料,利用木粉中的大量短切木质纤维,搭配特定浸润分散剂、促凝早强剂、憎水剂,采用多元复合技术和分散-模压工艺,将耐湿硫氧镁胶凝材料、木质纤维以及多元功能材料进行有效结合并产生协同效益,避免了各自缺点,从而得到一种新型的耐湿木质三层板。
本发明通过偶联剂成分的憎水剂和植物多酚的使用,在硫氧镁胶凝材料的基础上,提高耐水防潮性能。一方面偶联剂与植物多酚能与木粉表面裸露的羟基反应,结合在木粉表面,从而降低木粉表面羟基含量,从而降低木粉的吸湿性;另一方面偶联剂提高木粉与水泥的结合能力,改善界面相容性,使得木粉与镁水泥结合更紧密,从而提高耐湿性。
另外,该耐湿木质三层板,通过设置表层-芯层-表层的“三明治”结构,并且对表层与芯层的配比进行调整,芯层更高的木粉含量一来可以降低成本,二来可以降低样板的密度。木粉的密度远低于一般的镁水泥板密度,同时木粉可以为上述无机胶黏剂体系增韧。同时,表层比芯层的木粉含量低,但憎水剂和浸润分散剂量相当,导致表层中憎水剂、浸润分散剂与木粉的比例更高;因憎水剂和浸润分散剂是作用在木粉上的,表层木粉少,单位质量结合的憎水剂和浸润分散剂多,从而耐水性更佳。
该耐湿木质三层板,具有A级不燃性能,解决了木质板材可燃性的最大难题,同时具备耐湿特点,拓展了木质板材可应用领域,在长期潮湿环境下不会吸潮膨胀损坏,其中以耐湿硫氧镁胶凝材料取代有机粘结剂,更加耐湿环保。所述耐湿木质三层板的密度小于1.0g/cm3,比传统的无机防火板密度降低30%以上。
具体实施方式
以下,将来详细描述本发明的实施例。然而,可以以许多不同的形式来实施本发明,并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反,提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
实施例采用的木粉均为木材边角料,实施例1~3及实施例5中采用的粒径为0.1mm~5mm,其余实施例采用的粒径为0.03mm~10mm;使用促凝早强剂为市售产品,黏度为200cp左右。
实施例1
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照4:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为辛基三乙氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为100g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为12MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例2
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照4:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为辛基三乙氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入350g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到500g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入750g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在150g MgSO4中加入50g促凝早强剂,在30min内与上述芯层混合体混合均匀。在300g MgSO4中加入50g促凝早强剂,在30min内于上述表层混合体混合均匀。按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为12MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例3
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照6:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为辛基三乙氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂10g反复2次喷淋到550g木粉表面,自然干燥后再将1g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂10g反复2次喷淋到200g木粉表面,自然干燥后再将1g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入400g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在80g MgSO4中加入10g促凝早强剂,在30min内与上述芯层混合体混合均匀。在150g MgSO4中加入10g促凝早强剂,在30min内于上述表层混合体混合均匀。按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为12MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例4
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照6:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为辛基三乙氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为500的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂30g反复2次喷淋到650g木粉表面,自然干燥后再将3g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入300g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂30g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将1g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入625g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在120g MgSO4中加入30g促凝早强剂,在30min内与上述芯层混合体混合均匀。在225g MgSO4中加入30g促凝早强剂,在30min内于上述表层混合体混合均匀。按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为12MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例5
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为异辛基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为100g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为12MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例6
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为异辛基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为30g/L、平均分子量为1000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照4:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为6MPa,模压温度为60℃,模压时间为360min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例7
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为1000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为6MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例8
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为30g/L、平均分子量为2000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照4:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为3MPa,模压温度为60℃,模压时间为120min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到65%湿度、25℃的环境中继续养护7d,即得耐湿木质三层板。
实施例9
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为1000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为6MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到85%湿度、30℃的环境中继续养护3d,即得耐湿木质三层板。
实施例10
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照10:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为50g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为6MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到85%湿度、25℃的环境中继续养护3d,即得耐湿木质三层板。
实施例11
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照6:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为60g/L、平均分子量为3000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为6MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到75%湿度、25℃的环境中继续养护5d,即得耐湿木质三层板。
实施例12
本实施例提供的耐湿木质三层板,其通过下述步骤来制作:
步骤一、功能助剂的配制。
首先,将烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷按照6:1的质量比混合均匀,制得憎水剂,备用。
本实施例采用的烷氧基硅烷具体为十二烷基三甲氧基硅烷。
其中,环氧改性聚硅氧烷的制备采用下述方法:1)称取60g氢化双酚A型环氧树脂和40g聚甲基苯基硅氧烷分别置于茄形瓶中,在80℃下旋转蒸发30min,除去原料中含有的少量水分,冷却至室温,备用;2)在装有机械搅拌、加料漏斗、回流冷凝管的三口烧瓶中加入上述经除水的氢化双酚A型环氧树脂和聚甲基苯基硅氧烷,搅拌并升温至80℃,然后逐滴加入二月桂酸二丁基锡,继续升温至140℃,恒温搅拌3.5h得到透明粘稠状液体,即得环氧改性聚硅氧烷。
其次,将浓度为60g/L、平均分子量为1000的植物多酚与壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1的质量比混合、搅拌均匀,制得浸润分散剂,备用。
步骤二、木粉预处理。
其一是芯层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到750g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入250g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得芯层混合体,待用。
其二是表层木粉的预处理,采用下述方法:通过喷淋方式将制备的憎水剂50g反复2次喷淋到350g木粉表面,自然干燥后再将5g浸润分散剂喷洒到木粉表面,然后加入550g轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,制得表层混合体,待用。
步骤三、木质板材的预加工。
在300g MgSO4中加入20g促凝早强剂,混合均匀后,平均分成2份,分别在30min内与上述芯层混合体和表层混合体混合均匀;按照表层-芯层-表层的顺序,先后将前述预处理料装入铺装模具中并进行预压,制得三层预压板。
步骤四、三层预压板的模压。
将经过预压后的木质板材放入平板压机中进行模压,控制模压强度为9MPa,模压温度为60℃,模压时间为160min,制得三层模压板。
步骤五、三层模压板的养护。
将三层模压板放置到75%湿度、25℃的环境中继续养护5d,即得耐湿木质三层板。
在本发明提供的该耐湿木质三层板中,一方面,特定浸润分散剂和憎水剂的使用,对板材实现良好的耐湿效果有着重要作用;另一方面以不同配合比调整的硫氧镁胶凝体系分别作为表层和芯层,形成以耐湿性能更优的表层夹设芯层的三层板,对于获得提升木质板耐湿性能同样的非常关键的。为此,进行了下述对比实验。
对比例1
在本对比例中,与实施例11的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例11的不同之处。本对比例与实施例11的不同之处在于,本对比例中在表层和芯层中均未使用浸润分散剂;其余参照实施例11所示,制得第一对比木质三层板。
对比例2
在本对比例中,与实施例9的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例9的不同之处。本对比例与实施例9的不同之处在于,本对比例中在表层和芯层中均未采用促凝早强剂;其余参照实施例9所示,制得第二对比木质三层板。
对比例3
在本对比例中,与实施例9的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例9的不同之处。本对比例与实施例9的不同之处在于,本对比例中在表层和芯层中均未采用憎水剂,而是直接将浸润分散剂喷淋至木粉表面;其余参照实施例9所示,制得第三对比木质三层板。
对比例4
在本对比例中,与实施例9的相同之处在此不再赘述,只描述与实施例9的不同之处。本对比例与实施例9的不同之处在于,本对比例中未设置表层,仅以前述实施例9中芯层的配比形成第四对比单层板。
对上述各实施例中的耐湿木质三层板、及对比例中的对比木质板的力学性能、物理性能、阻燃性能、及耐水性能进行测试,性能测试结果如下表1所示。
表1实施例1~12中耐湿木质三层板、及对比例1~4中对比木质板的性能测试结果
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从表1中各实施例提供的耐湿木质三层板的性能可以看出,其在力学性能、阻燃性能、耐湿性能、握钉力方面均达到了良好的水平,完全满足相应性能的要求。并且,其密度较低,属于低密度板。
相较之下,从对比例1与实施例11的性能对比可以看出,当不使用浸润分散剂时,在耐湿性能方面有所下降;而且,木粉与无机胶黏剂的混合性能受到影响,从而导致板材在阻燃性能表现出较差的性能;同时,其密度明显更大。
从对比例2与实施例9的性能对比可以看出,当不使用促凝早强剂时,首当其冲的是其力学性能无法达到要求,同时展现出来的还有阻燃性能及耐湿性能的下降。
从对比例3与实施例9的性能对比可以看出,当不使用憎水剂时,获得板材的内结合强度有明显的下降,同时阻燃性能及耐湿性能也会受到劣化影响。
从对比例4与实施例9的性能对比可以看出,仅制得木质单层板时,首当其冲的是其力学性能和阻燃性能无法达到要求,同时耐湿性能也下降明显。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明,但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下,可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (7)
1.一种耐湿木质三层板,其特征在于,所述耐湿木质三层板由两层表层及二者夹设的一层芯层经模压、养护而获得;其中,所述表层是由40~75份轻烧MgO、15~30份硫酸镁、1~5份促凝早强剂、1~5份憎水剂和0.1~0.5份浸润分散剂的混合体系,均匀浸渍、拌合20~50份木粉,并经预压成型而得;所述芯层是由25~35份轻烧MgO、8~15份硫酸镁、1~5份促凝早强剂、1~5份憎水剂和0.1~0.5份浸润分散剂的混合体系,均匀浸渍、拌合55~75份木粉,并经预压成型而得;以上均为质量份数;
其中,所述憎水剂包括质量之比为4:1~10:1的烷氧基硅烷和环氧改性聚硅氧烷;
其中,所述烷氧基硅烷选自甲基三乙氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的任意一种,或至少两种的组合;
所述环氧改性聚硅氧烷是以氢化双酚A型环氧树脂在二月桂酸二丁基锡的高温催化作用下,与聚甲基苯基硅氧烷反应得到的,粘度小于100Pa·s的低粘度液体;
所述浸润分散剂是植物多酚和壬基酚聚氧乙烯醚按照2:1~4:1的质量之比混合而得的混合溶液;
所述促凝早强剂的粘度为150cp~300cp。
2.根据权利要求1所述的耐湿木质三层板,其特征在于,所述植物多酚为浓度为30g/L~100g/L、平均分子量为500~3000的溶液。
3.根据权利要求1或2所述的耐湿木质三层板,其特征在于,所述木粉包括木材边角料、刨花、秸秆、稻糠、果壳的粉末,以及以木质纤维为主要成分的有机物;其中,所述木粉的尺寸为0.03mm~10mm。
4.根据权利要求1或2所述的耐湿木质三层板,其特征在于,所述轻烧MgO为在400℃~600℃的温度下煅烧而成的高活性MgO粉末;其中,粉末细度为50目~500目,MgO粉末活性不低于40%。
5.如权利要求1~4任一所述的耐湿木质三层板的制作方法,其特征在于,包括下述步骤:
S1、通过喷淋方式将憎水剂反复喷淋到木粉表面,自然干燥后再将浸润分散剂喷洒到木粉表面;
S2、按照所述芯层和所述表层中木粉与轻烧MgO的比例,分别加入轻烧MgO粉末,搅拌混合均匀,分别获得芯层混合体及表层混合体;
S3、按照所述芯层和所述表层中硫酸镁和促凝早强剂的用量,混合均匀后,分别与所述芯层混合体及表层混合体混合均匀,按照表层-芯层-表层的顺序叠层装入铺装模具并进行预压,获得三层预压板;
S4、将所述三层预压板进行模压,制得三层模压板;
S5、将所述三层模压板进行养护,获得所述耐湿木质三层板。
6.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在所述步骤S4中,控制模压强度为3MPa~12MPa,模压温度为30℃~60℃,模压时间为60min~360min。
7.根据权利要求5所述的制作方法,其特征在于,在所述步骤S3中,预压装填时间控制为10min~30min。
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