一種零甲醛中密度纖維板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種零甲醛中密度纖維板及其制備方法。該中密度纖維板的原料組成按重量份數(shù)計(jì)為：纖維100份、改性不飽和聚酯樹脂6?20份、表面處理劑0.01?3份。本發(fā)明利用改性不飽和聚酯樹脂作為膠黏劑并對纖維表面進(jìn)行處理制備零甲醛中密度纖維板。本發(fā)明生產(chǎn)出的中密度纖維板不含甲醛，板材的耐水性能好，力學(xué)性能高，油漆附著性好，在現(xiàn)有的干法中密度纖維板生產(chǎn)線上稍加改造即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，可有效地解決生活空間內(nèi)的甲醛污染問題，為人造板產(chǎn)品擺脫甲醛釋放問題提供了新的解決途徑。
【專利說明】
一種零甲醛中密度纖維板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，更具體涉及一種零甲醛中密度纖維板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平提高，人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求越來越高。家庭裝修板材及家具 板材來源大部分為三大板，即纖維板、刨花板和膠合板。它們由木材(纖維、刨花或單板)與 脲醛膠混合壓制而成，在使用過程中會(huì)緩慢釋放出甲醛，導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染，影響居民身體 健康，長期處于甲醛濃度高的環(huán)境中甚至?xí)l(fā)癌癥。一百多年來，人們試圖脲醛制品的甲 醛釋放，收效甚微。因其成本低廉、耐水耐腐、強(qiáng)度較好、工藝簡單，社會(huì)需求量反而不斷增 加，我國的年生產(chǎn)量和需求量都超過百萬噸。2015年國家環(huán)保部已經(jīng)將三大板和三大膠(脲 醛膠、酚醛膠和三聚氰胺甲醛膠）列入了高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)名錄，嚴(yán)重制約了人造板的發(fā) 展。如何消除甲醛釋放影響，同時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量，是木材工業(yè)需要不斷探究的課題。目前大 部分研究集中以異氰酸酯為膠黏劑，實(shí)現(xiàn)零甲醛人造板生產(chǎn)。
[0003] 不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂中最常用的一種，一般是由不飽和二元酸二元醇或 者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物，經(jīng)過 交聯(lián)單體或活性溶劑稀釋形成的具有一定黏度的樹脂溶液，簡稱UP?？梢栽谑覝叵鹿袒?壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場制造玻璃鋼制品。固化后樹脂綜合性能好， 力學(xué)性能指標(biāo)略低于環(huán)氧樹脂，但優(yōu)于酚醛樹脂，具有耐腐蝕性。迄今，國內(nèi)外用作復(fù)合材 料基體的不飽和聚酯(樹脂)基體基本上是鄰苯二甲酸型（簡稱鄰苯型）、間苯二甲酸型（簡 稱間苯型）、雙酸A型和乙烯基酯型、鹵代不飽和聚酯樹脂等。不飽和聚酯以其優(yōu)異的力學(xué)性 能，被制作成高強(qiáng)度塑料制品，幾乎未被開發(fā)為人造板膠黏劑。其主要原因是，木纖維的主 要成分纖維素分子的每個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元含有三個(gè)羥基，使木纖維呈現(xiàn)出強(qiáng)親水性、強(qiáng)極性 和高結(jié)晶度，導(dǎo)致木纖維與疏水性的不飽和聚酯(UPR)之間的界面相容性較差。這也是制約 木纖維/不飽和聚酯復(fù)合材料性能提高的關(guān)鍵性問題之一。不飽和聚酯與木纖維直接混合 熱壓制板，盡管具有良好的靜曲強(qiáng)度和彈性模量，但是內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和防水性都較差。本發(fā)明 通過對木纖維表面改性，改善木纖維和不飽和聚酯的相容性，進(jìn)而提升刨花板性能，達(dá)到國 家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0004] 公開號為"CN 104290169 A"的發(fā)明公開了一種零甲醛密度纖維板的生產(chǎn)工藝，以 二苯甲烷二異氰酸酯MDI為膠黏劑，但該方法需用到脫模劑，為后期板材上漆加工帶來困 難，影響使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種零甲醛中密度纖維板及其制備方法。以不飽和聚酯樹 脂為膠黏劑，開發(fā)出新型不釋放甲醛，性能優(yōu)越的中密度纖維板，并在現(xiàn)有的纖維板生產(chǎn)線 上稍加改造即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，市場前景廣闊。
[0006] 本發(fā)明的實(shí)施方案如下： 一種零甲醛中密度纖維板，原料組成按重量份計(jì)為:纖維100份、改性不飽和聚酯樹脂 6-20份、表面處理劑0.5-3份、耐水劑0.5-2份； 所述的改性不飽和聚酯樹脂組成按重量份計(jì)為不飽和聚酯樹脂100份，有機(jī)過氧化物 〇. 1-5份，促進(jìn)劑0.01-3份，偶聯(lián)劑0-3份。
[0007] 所述的不飽和聚酯樹脂為普通商用樹脂;所述的有機(jī)過氧化物為氫過氧化物、二 烷基過氧化物、二?；^氧化物、過氧酯、過氧化碳酸酯及酮過氧化物中的一種或者多種； 所述的促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷或叔胺類化合物;所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑中 的一種或兩種。有機(jī)過氧化物作為自由基引發(fā)劑，熱壓下引發(fā)不飽和聚酯樹脂聚合固化制 得中密度纖維板。
[0008] 所述的表面處理劑為馬來酸酐、異氰酸酯、環(huán)氧氯丙烷、乙酰酮、酚醛樹脂溶液、氟 碳表面活性劑、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種。
[0009] 所述的耐水劑為石蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂中的一種或多種。
[0010] -種零甲醛中密度纖維板的制備方法，具體步驟如下： (1) 木材經(jīng)熱磨機(jī)解離成纖維過程中，采用表面處理劑對纖維進(jìn)行處理； (2) 將步驟（1)所得纖維干燥至含水率為3-12%，施膠改性不飽和聚酯樹脂，加入耐水 劑； (3) 將步驟(2)所得纖維經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓得到所述的零甲醛中密度 纖維板。
[0011] 所述步驟(3)中的熱壓溫度為120-220 °C，熱壓壓力為單位壓力2.5-5MPa，熱壓因 子20_60s/mm。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為： 本發(fā)明所制得的零甲醛中密度纖維板，具有甲醛"零"釋放量、力學(xué)性能優(yōu)越等特點(diǎn)，稍 加改造現(xiàn)有中纖板生產(chǎn)線即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明制得的中纖板，有效解決了生活環(huán) 境裝飾家具材料的甲醛污染問題，為人造板產(chǎn)品擺脫甲醛釋放問題提供了新的解決途徑。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí) 施例。
[0014] 實(shí)施例1 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加1份異氰酸酯與2份馬來酸酐的木質(zhì)纖維干燥至含水率 5%，噴入改性不飽和聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂、叔丁基過氧化氫、環(huán)辛酸鈷、硅烷偶聯(lián)劑、 鈦酸酯偶聯(lián)劑(質(zhì)量比100:1:1:1:1))6份，加入0.5份石蠟，組坯，溫度220°C、壓力2.5MPa、 時(shí)間5min的條件下熱壓得到厚度為12 mm的中密度纖維板。所述份數(shù)為重量份。
[0015] 實(shí)施例2 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加0.5份表面改性劑（乙酰酮與環(huán)氧氯丙烷以質(zhì)量比3:1混 合)并干燥至含水率12%，噴入改性不飽和聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂與過氧化二乙丙苯、環(huán) 辛酸鈷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑（質(zhì)量比100:0.5:0.01:0.2:0.5))11份，加入0.5份石 蠟，組坯，溫度200°C、壓力4MPa、時(shí)間3.5min的條件下熱壓得到厚度為9mm的中密度纖維板。 所述份數(shù)為重量份。
[0016] 實(shí)施例3 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加1.5份表面改性劑(異氰酸酯與馬來酸酐以質(zhì)量比1:2混 合)并干燥至含水率8%，噴入改性不飽和聚酯樹脂（不飽和聚酯樹脂與過氧化甲乙酮、環(huán)辛 酸鈷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑(質(zhì)量比100:3 :2:2:1))13份，加入1份石蠟，組坯，溫度180 °C、壓力3MPa、時(shí)間8min的條件下熱壓得到厚度為12 mm的中密度纖維板。所述份數(shù)為重量 份。
[0017] 實(shí)施例4 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加2份表面改性劑（十二烷基苯磺酸鈉）并干燥至含水率 10%，噴入改性不飽和聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂與過氧新庚酸1，1_二甲基-3-羥丁酯、環(huán)辛 酸鈷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑（質(zhì)量比100 : 5: 3 :4:0.1)) 15份，加入1.5份硬脂酸鈣，組 還，溫度180 °C、壓力3.5MPa、時(shí)間9min的條件下熱壓得到厚度為9 mm的中密度纖維板。所述 份數(shù)為重量份。
[0018] 實(shí)施例5 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加2.5份表面改性劑(酚醛樹脂和氟碳表面活性劑以質(zhì)量比 1:1混合)并干燥至含水率12%，噴入改性不飽和聚酯樹脂（不飽和聚酯樹脂與過氧二碳酸 酯、環(huán)辛酸鈷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑(質(zhì)量比100:2:1:1:3))18份，加入2份石蠟，組坯， 溫度120°C、壓力3MPa、時(shí)間9min的條件下熱壓得到厚度為12 mm的中密度纖維板。所述份數(shù) 為重量份。
[0019] 實(shí)施例6 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加3份表面改性劑(異氰酸酯與馬來酸酐以質(zhì)量比1:2混合） 并干燥至含水率3%，噴入改性不飽和聚酯樹脂(噴入改性不飽和聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂 與過氧化苯甲酰、二乙基苯胺、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑（質(zhì)量比100:1:3:3:1))20份，加 入1份硬脂酸鎂，組坯，溫度140°C、壓力3MPa、時(shí)間9min的條件下熱壓得到厚度為9 mm的中 密度纖維板。所述份數(shù)為重量份。
[0020] 實(shí)施例7 將100份經(jīng)熱磨機(jī)解離并施加3份表面改性劑(異氰酸酯與馬來酸酐以質(zhì)量比1:2混合） 并干燥至含水率5%，噴入改性不飽和聚酯樹脂(不飽和聚酯樹脂與過氧化苯甲酰、二甲基苯 胺、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑（質(zhì)量比100:1:3:3:1))20份，加入1份石蠟，組坯，溫度220 °C、壓力3MPa、時(shí)間9min的條件下熱壓得到厚度為9 mm的中密度纖維板。所述份數(shù)為重量 份。
[0021 ]上述實(shí)施例制得的零甲醛中密度纖維板產(chǎn)品，其主要性能指標(biāo):密度0.65-0.8g/ cm3，甲醛釋放量為0，靜曲強(qiáng)度2500-5000MPa，彈性模量25-30MPa，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.55-0.8， 24h吸水厚度膨脹率8-11%，含水率8%。產(chǎn)品具有無甲醛釋放，力學(xué)性能優(yōu)越等特性，復(fù)合國 家標(biāo)準(zhǔn)要求，可廣泛用于室內(nèi)裝修、家具加工等。
[0022]表1零甲醛中密度纖維板性能測試結(jié)果
上述纖維板樣品分別為實(shí)施例1，2,3方法制得的產(chǎn)品。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種零甲醛中密度纖維板，其特征在于:原料組成按重量份計(jì)為:纖維100份、改性不 飽和聚酯樹脂6-20份、表面處理劑0.5-3份、耐水劑0.5-2份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零甲醛中密度纖維板，其特征在于:所述的改性不飽和聚酯樹 脂組成按重量份計(jì)為不飽和聚酯樹脂100份，有機(jī)過氧化物0.1-5份，促進(jìn)劑0.01-3份，偶聯(lián) 劑0-3份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的零甲醛中密度纖維板，其特征在于:所述的不飽和聚酯樹脂為 普通商用樹脂;所述的有機(jī)過氧化物為氫過氧化物、二烷基過氧化物、二?；^氧化物、過 氧酯、過氧化碳酸酯及酮過氧化物中的一種或者多種;所述的促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷或叔胺類 化合物;所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或兩種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零甲醛中密度纖維板，其特征在于:所述的表面處理劑為馬來 酸酐、異氰酸酯、環(huán)氧氯丙烷、乙酰酮、酚醛樹脂溶液、氟碳表面活性劑、十二烷基苯磺酸鈉 中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零甲醛中密度纖維板，其特征在于:所述的耐水劑為石蠟、硬 脂酸鋅、硬脂酸鎂中的一種或多種。6. -種如權(quán)利要求1所述的零甲醛中密度纖維板的制備方法，其特征在于，具體步驟如 下： (1) 木材經(jīng)熱磨機(jī)解離成纖維過程中，采用表面處理劑對纖維進(jìn)行處理； (2) 將步驟（1)所得纖維干燥至含水率為3-12%，施膠改性不飽和聚酯樹脂，加入耐水 劑； (3) 將步驟(2)所得纖維經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓得到所述的零甲醛中密度 纖維板。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的零甲醛中密度纖維板的制備方法，其特征在于:所述步驟(3) 中的熱壓溫度為120-220 °C，熱壓壓力為單位壓力2.5-5MPa，熱壓因子20-60s/mm。
【文檔編號】C08L91/06GK105907119SQ201610283240
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】李燃, 莊清平, 謝擁群, 楊文斌
【申請人】福建農(nóng)林大學(xué)