膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物及其制備方法，該組合物主要由水、淀粉、聚乙烯醇、30w/w%雙氧水、水玻璃、OP-10乳化劑、山梨酸、過硫酸鉀和苯乙烯制備而成，上述各原料按重量份的配比為：水1000份、淀粉45～60份、聚乙烯醇25～35份、30w/w%雙氧水2.5～4份、水玻璃40～50份、OP-10乳化劑1.5～2份、山梨酸3～4份、過硫酸鉀1.5～2.5份、苯乙烯170～210份。本發(fā)明在淀粉-聚乙烯醇-二氧化硅-乳化劑混合體系中，過硫酸鉀引發(fā)苯乙烯和淀粉接枝聚合，形成苯乙烯-淀粉共聚物乳液。采用本發(fā)明組合物處理后的單板制造膠合板，其強(qiáng)度、硬度等物理力學(xué)性能得到提高，而且變形性得到降低。
【專利說明】膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬木材加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠合板既具有天然木材的優(yōu)點(diǎn)，又可彌補(bǔ)天然木材自然存在的一些缺陷，如節(jié)眼、幅面小、變形、縱橫力學(xué)差異性大等。故在家具制造、室內(nèi)裝修、造船、軍工、車廂、包裝及其他工業(yè)部門獲得廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)在我國膠合板生產(chǎn)用的單板,大多是以人工種植的楊木、樺木、桉木、松木等速豐林為原料。目前，我國楊木膠合板產(chǎn)量占膠合板總產(chǎn)量的50%以上，而楊木等人工速豐林木材材質(zhì)疏松，硬度、密度偏低，且尺寸穩(wěn)定性較差，使得采用這些木材生產(chǎn)的膠合板，在一些要求強(qiáng)度較大、硬度較高、變形性較小的場合應(yīng)用受到限制。
[0004]黃河浪、趙明、胡啟龍等在中國專利申請?zhí)枮?01110188057.5的專利申請中，提出了一種增強(qiáng)木質(zhì)單板的制造方法:浸潰酚醛樹脂并植入玻纖、碳纖，經(jīng)固化增強(qiáng)木質(zhì)單板；雷響在中國專利申請?zhí)枮?00620054709.0的專利申請中，提出在膠合板表面木皮設(shè)置耐磨層，熱壓得到高耐磨性多層強(qiáng)化實(shí)木復(fù)合地板；楊天寶在中國專利申請?zhí)枮?01020272078.6的專利申請中，提出一種纖維強(qiáng)化集裝箱底板:由玄武巖纖維網(wǎng)布和膠合板組成，玄武巖纖維網(wǎng)布覆貼于膠合板上形成強(qiáng)化層，制得的集裝箱底板具有強(qiáng)度高、抗沖擊、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)良性能；劉麗麗研究了 80°C和90°C熏煙熱處理?xiàng)钅驹?，并用之切成單板制作膠合板，樣品的強(qiáng)度、吸水厚度膨脹率、尺寸穩(wěn)定性等物理力學(xué)性能得到一定的改善(劉麗麗；應(yīng)用熏煙熱處理技術(shù)提高楊木膠合板性能的研究[D];浙江農(nóng)林大學(xué)；2010年);劉書淵研究了硅溶膠-聚磷酸銨溶液處理?xiàng)钅締伟?，制備阻燃楊木膠合板，膠合強(qiáng)度高于國家標(biāo)準(zhǔn)，彈性模量膠普通楊木膠合板提高了 27%(劉書淵；陶瓷化阻燃楊木膠合板的初步研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué)；2008年)。
[0005]上述專利技術(shù)均為主要通過復(fù)合無機(jī)纖維起到強(qiáng)化膠合板作用；熏煙熱處理對木材的強(qiáng)度、硬度的改善則是非常有限的；用硅溶膠-聚磷酸銨處理?xiàng)钅締伟鍟r(shí)，起強(qiáng)化木材作用的是硅溶膠。聚磷酸銨主要是產(chǎn)生阻燃效果，對木材的物理力學(xué)性能提高的貢獻(xiàn)微不足道，甚至還可能有負(fù)面影響。而單一的無機(jī)硅溶膠作為成膜物質(zhì)，加上吸潮性較強(qiáng)的聚磷酸銨的存在，可能會(huì)導(dǎo)致木材干燥后耐水性不理想、脆性較大。
[0006]目前尚未見有能有效改善膠合板物理力學(xué)性能及變形性問題的產(chǎn)品的相關(guān)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物及其制備方法，使采用該組合物處理后的單板制造的膠合板，其強(qiáng)度、硬度等物理力學(xué)性能得到提高，且變形性得到降低。
[0008]本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:[0009]本發(fā)明膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物主要由水、淀粉、聚乙烯醇、30w/w%雙氧水、水玻璃、0P-10乳化劑、山梨酸、過硫酸鉀和苯乙烯制備而成，上述各原料按重量份配比為:水1000份、淀粉45~60份、聚乙烯醇25~35份、30w/w%雙氧水2.5~4份、水玻璃40~50份、0P-10乳化劑1.5~2份、山梨酸3~4份、過硫酸鉀1.5~2.5份、苯乙烯170~210份,其中山梨酸需配成20%的水溶液后使用，過硫酸鉀需配成10%的水溶液后使用。
[0010]本發(fā)明所述的水采用潔凈的自來水。
[0011]本發(fā)明所述淀粉采用玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉中的任一種。
[0012]本發(fā)明所述聚乙烯醇采用聚合度為500~1750、醇解度為85~100%的任一種。
[0013]本發(fā)明所述水玻璃采用模數(shù)3.1~2.5、密度為1.37~1.56的水玻璃。
[0014]本發(fā)明膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物的制備方法，是按以下操作步驟進(jìn)行制備:在反應(yīng)釜中加入水和淀粉，攪拌分散均勻后升溫至50~60°C，攪拌下加入聚乙烯醇，升溫至85~95°C使聚乙烯醇溶解完全，用磷酸調(diào)整pH=2~3，加入30w/w%雙氧水，攪拌保溫80~95°C 30min后慢慢加入配方中水玻璃的2/3量和全部的0P-10乳化劑，攪拌均勻后于
0.3~0.4hr內(nèi)滴加完山梨酸溶液，攪拌保溫80~95°C反應(yīng)20~30min，再滴加剩余量的水玻璃，并于I~1.2hr內(nèi)滴加完，然后用磷酸調(diào)整pH=7.5~8.5，再加入配方中過硫酸鉀的1/5量配制的水溶液，攪拌IOmin后在回流條件下于2hr內(nèi)滴加完苯乙烯和過硫酸鉀的3/5量配制的水溶液，最后一次性加入剩余的過硫酸鉀配制的水溶液，攪拌保溫80~95°C反應(yīng)60min，冷卻至40~50°C后出料，即得到用于強(qiáng)化處理膠合板單板的組合物。
[0015]所述在強(qiáng)化處理膠合板單板時(shí)，采用稀釋I~1.5倍的組合物水溶液作為浸注液。
[0016]所述浸注液采用常壓直接浸泡法強(qiáng)化處理膠合板單板，或是在壓力罐中進(jìn)行滿細(xì)胞法空細(xì)胞法、循環(huán)浸注法(雙空細(xì)胞法)或真空-加壓交替浸注法浸注強(qiáng)化處理膠合板單板。
[0017]本發(fā)明產(chǎn)品的制備原理及具有的有益效果如下:
[0018]在制備組合物時(shí)，淀粉、聚乙烯醇先被溶解完全，糊化后的淀粉在弱酸性下被雙氧水部分氧化。水玻璃加入后在酸性條件和乳化劑存在下，慢慢形成二氧化硅膠體。聚乙烯醇、淀粉系多羥基化合物，具有穩(wěn)定二氧化硅膠體的作用，并且二氧化硅膠體的=(S1-
O— Si) E網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與聚乙烯醇的一(CH2 - CHOH) 一?分子鏈能形成半IPN (互穿網(wǎng)絡(luò))聚合物，從而使二氧化硅膠體能穩(wěn)定存在于體系中。在淀粉-聚乙烯醇-二氧化硅-乳化劑混合體系中，過硫酸鉀引發(fā)苯乙烯和淀粉接枝聚合，形成苯乙烯-淀粉共聚物乳液。
[0019]將木材單板浸注本發(fā)明組合物并干燥后，聚乙烯醇、淀粉、苯乙烯-淀粉高聚物等有機(jī)高分子進(jìn)入=(Si — O — Si )=網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙中，與木材纖維一起交聯(lián)形成無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料，從而達(dá)到對木材單板的有效改性，提高了膠合板的強(qiáng)度、硬度等物理力學(xué)性能，而且降低了變形性。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021]實(shí)施例1
[0022]制備膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物:反應(yīng)爸加入自來水1000kg和玉米淀粉45kg,攪拌分散均勻后升溫至60°C，攪拌下加入型號100-27的聚乙烯醇(聚合度為1700±50、醇解度為99%?100%) 28kg，升溫至95°C使聚乙烯醇溶解完全，加入30w/w%雙氧水4kg，用75w/w%的磷酸(約0.85kg)調(diào)整pH=2.5，攪拌保溫90?95°C反應(yīng)30min后慢慢加入模數(shù)3.1、密度1.37的水玻璃26.5kg和OP-1O乳化劑1.5kg，攪拌均勻后滴加質(zhì)量濃度為20%的山梨酸水溶液15kg (0.35hr內(nèi)滴加完)，攪拌保溫90?95°C反應(yīng)20min，再滴加剩余的13.5kg水玻璃(Ihr內(nèi)滴加完)，然后用75w/w%的磷酸(約6.2kg)調(diào)整pH=7.5，加入質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液3kg，攪拌IOmin后在回流條件下滴加苯乙烯180kg和質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液9kg (2hr內(nèi)滴加完)，最后一次性加入剩余的質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液(約3kg)，攪拌保溫90?95°C反應(yīng)60min，冷卻至40°C后出料，即可用于強(qiáng)化處理膠合板單板。
[0023]實(shí)施例2
[0024]制備膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物:反應(yīng)釜加入自來水5000kg和木薯淀粉300kg,攪拌分散均勻后升溫至50 °C,攪拌下加入088-05型號的聚乙烯醇(聚合度為500±50、醇解度為87%?89%) 175kg，升溫至85°C使聚乙烯醇溶解完全，加入30w/w%雙氧水12.5kg，用75w/w%的磷酸(約4.5kg)調(diào)整pH=2，攪拌保溫80?85°C反應(yīng)30min后慢慢加入模數(shù)2.5、密度1.56的水玻璃150kg和0P-10乳化劑10kg，攪拌均勻后滴加質(zhì)量濃度為20%的山梨酸水溶液87.5kg (0.3hr內(nèi)滴加完)，攪拌保溫80?85°C反應(yīng)30min，再滴加剩余的75kg水玻璃(1.2hr內(nèi)滴加完)，然后用75w/w%的磷酸(約35kg)調(diào)整pH=8.0，加入質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液25kg，攪拌IOmin后在回流條件下滴加苯乙烯850kg和質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液75kg (2hr內(nèi)滴加完)，最后一次性加入剩余的質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液(約25kg)，攪拌保溫80?85°C反應(yīng)60min.，冷卻至45°C后出料備用。
[0025]實(shí)施例3
[0026]制備膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物:反應(yīng)釜加入自來水IOOOkg和馬鈴薯淀粉50kg，攪拌分散均勻后升溫至55 °C，攪拌下加入098-60型號的聚乙烯醇(聚合度為2400±50、醇解度為98%?99%) 25kg，升溫至95°C使聚乙烯醇溶解完全，加入30w/w%雙氧水3kg,用75w/w%的磷酸(約7kg)調(diào)整pH=3,攪拌保溫85?9(TC反應(yīng)30min后慢慢加入模數(shù)2.8、密度1.45的水玻璃33kg和0P-10乳化劑1.8，攪拌均勻后滴加質(zhì)量濃度為20%的山梨酸水溶液20kg(0.4hr內(nèi)滴加完)，攪拌保溫85?90°C反應(yīng)25min，再滴加剩余的17kg水玻璃(1.1hr內(nèi)滴加完)，然后用75w/w%的磷酸(約8kg)調(diào)整pH=8.5，加入質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液3.6kg，攪拌IOmin后在回流條件下滴加苯乙烯210kg和質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液10.8kg (2hr內(nèi)滴加完)，最后一次性加入剩余的質(zhì)量濃度為10%的過硫酸鉀水溶液(約3.6kg)，攪拌保溫85?90°C反應(yīng)60min，冷卻至50°C后出料備用。
[0027]實(shí)施例4
[0028]強(qiáng)化處理膠合板單板:取實(shí)施例1制備得的組合物50kg，加自來水75kg稀釋攪拌均勻后，作為浸注液常壓浸泡厚2.2mm、含水率25%的楊木單板。24hr后取出浙干，自然曬晾干燥至含水率10%。取樣測定得強(qiáng)化處理后單板增重率為25.6%。
[0029]實(shí)施例5
[0030]強(qiáng)化處理膠合板單板:取實(shí)施例2制備得的組合物6T，加自來水6T稀釋攪拌均勻后，作為浸注液滿細(xì)胞法浸注厚2.5mm、含水率20%的桉木單板(前真空真空度為一0.085MPa,時(shí)間20min.;加壓壓力為1.5MPa,時(shí)間1.0hr.;后真空真空度為一 0.085MPa,時(shí)間5min.)。出料后自然曬晾干燥至含水率10%。取樣測定得強(qiáng)化處理后單板增重率為30.2%。
[0031]實(shí)施例6
[0032]強(qiáng)化膠合板生產(chǎn):取實(shí)施例4得到的強(qiáng)化處理后的單板，按普通膠合板生產(chǎn)工藝進(jìn)行單板拼接、施膠、組坯、預(yù)壓、熱壓及砂光，制作9mm厚5層膠合板。
[0033]對比例1
[0034]常規(guī)膠合板生產(chǎn):取未處理過的厚2.2mm、含水率10%的楊木單板,按實(shí)施例6同樣工藝進(jìn)行拼接、施膠、組坯、預(yù)壓、熱壓及砂光，制作9mm厚5層膠合板。
[0035]實(shí)施例7
[0036]強(qiáng)化膠合板生產(chǎn):取實(shí)施例5得到的強(qiáng)化處理后的單板，按實(shí)施例6同樣工藝進(jìn)行單板拼接、施膠、組坯、預(yù)壓、熱壓及砂光，制作6mm厚3層膠合板。
[0037]對比例2
[0038]常規(guī)膠合板生產(chǎn):取未處理過的厚2.5mm、含水率10%的桉木單板,按實(shí)施例6同樣工藝進(jìn)行拼接、施膠、組坯、預(yù)壓、熱壓及砂光，制作6mm厚3層膠合板。
[0039]實(shí)施例8
[0040]生產(chǎn)線生產(chǎn)強(qiáng)化膠合板:將實(shí)施例3制備得的組合物稀釋I倍后，常壓浸泡厚
2.2mm的樺木單板48hr ;處理后干燥后單板含水率10~12%，增重率平均為28.3% ;制板工藝同實(shí)施例6,制作9mm厚5層膠合板。
[0041]膠合板物理力學(xué)性能測定結(jié)果見下表:
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物，其特征在于，它主要由水、淀粉、聚乙烯醇、30w/w%雙氧水、水玻璃、OP-1O乳化劑、山梨酸、過硫酸鉀和苯乙烯制備而成，上述各原料按重量份的配比為:水1000份、淀粉45?60份、聚乙烯醇25?35份、30w/w%雙氧水2.5?4份、水玻璃40?50份、0P-10乳化劑1.5?2份、山梨酸3?4份、過硫酸鉀1.5?2.5份、苯乙烯170?210份，其中山梨酸需配成20%的水溶液后使用，過硫酸鉀需配成10%的水溶液后使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物，其特征在于，所述的水采用潔凈的自來水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物，其特征在于，所述淀粉采用玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物，其特征在于，所述聚乙烯醇采用聚合度為500?1750、醇解度為85?100%的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物，其特征在于，所述水玻璃采用模數(shù)3.1?2.5、密度為1.37?1.56的水玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物的制備方法，其特征在于，按以下操作步驟進(jìn)行制備:在反應(yīng)釜中加入水和淀粉，攪拌分散均勻后升溫至50?60°C，攪拌下加入聚乙烯醇,升溫至85?95°C使聚乙烯醇溶解完全,用磷酸調(diào)整pH=2?3,加入30w/w%雙氧水，攪拌保溫80?95°C 30min后慢慢加入配方中水玻璃的2/3量和全部的0P-10乳化劑，攪拌均勻后于0.3?0.4hr內(nèi)滴加完山梨酸溶液，攪拌保溫80?95°C反應(yīng)20?30min，再滴加剩余量的水玻璃，并于I?1.2hr內(nèi)滴加完，然后用磷酸調(diào)整pH=7.5?8.5，再加入配方中過硫酸鉀的1/5量配制的水溶液，攪拌IOmin后在回流條件下于2hr內(nèi)滴加完苯乙烯和過硫酸鉀的3/5量配制的水溶液，最后一次性加入剩余的過硫酸鉀配制的水溶液，攪拌保溫80?95°C反應(yīng)60min，冷卻至40?50°C后出料，即得到用于強(qiáng)化處理膠合板單板的組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物的制備方法，其特征在于，強(qiáng)化處理膠合板單板時(shí)，采用稀釋I?1.5倍的組合物水溶液作為浸注液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述膠合板單板強(qiáng)化改性用組合物的制備方法，其特征在于，所述浸注液采用常壓直接浸泡法強(qiáng)化處理膠合板單板，或者是在壓力罐中進(jìn)行滿細(xì)胞法空細(xì)胞法、循環(huán)浸注法或真空-加壓交替浸注法浸注強(qiáng)化處理膠合板單板。
【文檔編號】B27K3/52GK103802182SQ201410092429
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】王文濤, 吳子良, 左艷仙, 莫麗華 申請人:魏根成, 吳子良