适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂及其加工方法，其中，该方法包括将尿素、甲醛、三聚氰胺、聚乙烯醇四者混合并加热至75℃～85℃，然后调节pH值至7.5～8.5，升温至90℃～95℃并保温；接着，加入酸搅拌使pH值为4.8～5.2；然后调节pH值至7.8～8.2；然后第二次加入尿素和三聚氰胺；接着，调节pH值使反应体系的pH值不小于8.5，真空脱水，并降温到45℃以下，出料。本发明专利技术通过对反应步骤的设置、反应的各种参数等进行改进，能够有效提高树脂固化后的强度，进一步提高夹砂竹缠绕复合材料制品的增强层的稳定性，并且该树脂能够减少甲醛的释放量，具有安全环保的特点。

【技术实现步骤摘要】
适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂及其加工方法
本专利技术属于高分子材料领域，更具体地，涉及一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂及其加工方法，尤其适用于夹砂竹缠绕复合材料制品中增强层的制备。
技术介绍
目前国内重组木生产主要以非环保型浓缩型脲醛树脂为主，脲醛树脂其制备工艺简单，成本低得以全面推广。传统重组木生产主要以生产重组木装饰板为主，是通过在板与板之间的平面上施加脲醛树脂，然后压合形成装饰板，这类装饰板其脲醛树脂一般仅在垂直于板平面的方向上存在拉伸力作用，横向方向应力较小，粘合效果较好。而另一方面，竹材料是可再生的绿色环保材料，近年来随着竹缠绕复合管相关技术的日益成熟(例如，中国专利文献CN101571213A、CN202327397U)，竹缠绕复合管作为竹木材料一种新的利用方式越来越受到重视。竹缠绕复合管，其沿管径方向，由内到外包括内衬层、增强层和外防护层，其中，增强层主要是以竹片搭接并使竹片沿管周向方向缠绕制成。由于竹缠绕复合管增强层特殊的制作工艺，现有的脲醛树脂在作为竹片与竹片间搭接、缠绕使用的黏合剂时，受竹片缠绕形变的弹力作用，黏合剂本身在径向方向和切向方向上将承受更多的应力，现有的普通脲醛树脂胶黏剂无法与竹基材料亲和，无法满足竹缠绕复合管的强度要求，稳定性差。夹砂竹缠绕复合材料制品(例如，竹砂缠绕复合管，可参见中国专利文献CN104089105A、CN203604828U)，其径向由内至外分别设置有内衬层、增强层和外防护层，增强层包括内增强层、砂胶层和外增强层，内增强层、外增强层这两层与普通竹缠绕复合管增强层具有相似的结构及组成，由于内增强层和外增强层均是由竹篾缠绕而成，而位于内增强层和外增强层之间的砂胶层主要是由石英砂和增强层树脂混合而成，所以增强层树脂一方面既要求与石英砂有较好的结合效果，一方面也要与竹篾材料有良好的亲合性，从而确保最终形成的夹砂竹缠绕复合材料制品的复合强度。而现有的普通脲醛树脂胶黏剂无法满足夹砂竹缠绕复合材料制品(尤其是例如竹砂缠绕复合管中的砂胶层)的强度要求，稳定性差。此外，脲醛树脂会释放甲醛，污染环境并会对人体健康造成不利影响，随着消费者环保意识的提升，国家环保政策的施行，降低竹木产业使用胶黏剂的甲醛释放量，也已成为发展的必然方向。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂及其加工方法，其中通过对反应步骤的设置、反应中的各种参数(如原料配比、反应温度与时间)等进行改进，与现有技术相比能够有效提高树脂固化后的强度，提高树脂与竹基的亲和性，从而进一步提高夹砂竹缠绕复合材料制品增强层的稳定性，并且该树脂能够进一步减少甲醛的释放量，具有安全环保的特点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂的加工方法，其特征在于，该加工方法是以甲醛、尿素、三聚氰胺、以及聚乙烯醇为原料，其中，所述甲醛原料、所述尿素原料、所述三聚氰胺原料、所述聚乙烯醇原料四者的质量比为(90～105)：(40～55)：(10～20):(0.5～2)；该加工方法具体包括以下步骤：步骤(1)：将所述甲醛原料整体、占所述尿素原料整体40wt％～55wt％的部分尿素、占所述三聚氰胺原料整体85wt％～94wt％的部分三聚氰胺、以及所述聚乙烯醇原料整体，相互混合并加热至75℃～85℃得到混合物；然后向所述混合物中加入碱性溶液调节该混合物的pH值至7.5～8.5，并继续升温至90℃～95℃，保温20分钟～30分钟；接着，向该混合物中加入酸调节该混合物的pH值至4.8～5.2；然后，再加入碱性溶液调节pH值至7.8～8.2得到步骤(1)产物；步骤(2)：向所述步骤(1)产物中再次加入尿素和三聚氰胺得到二次混合物，其中再次加入的尿素的量为所述尿素原料整体的45wt％～60wt％，再次加入的三聚氰胺的量为所述三聚氰胺原料整体的6wt％～15wt％；接着，向所述二次混合物中加入碱性溶液调节pH值使该pH值不小于8.5，并记调节pH值后的所述二次混合物的总质量为m；接着将所述二次混合物置于真空中脱水，使脱水后的所述二次混合物的总质量为(0.8～0.95)×m，然后降温到45℃以下，过滤出料，从而得到适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂。作为本专利技术的进一步优选，所述酸分为多次加入。作为本专利技术的进一步优选，所述酸为磷酸。作为本专利技术的进一步优选，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，优选质量分数为20％～30％的氢氧化钠溶液。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中的所述甲醛是先溶于水中，形成为质量分数为37％的甲醛水溶液。按照本专利技术的另一方面，还提供了根据上述加工方法加工得到的适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂。按照本专利技术的又一方面，提供了一种夹砂竹缠绕复合制品，包括由粘附有树脂的竹篾片缠绕多层复合而成的增强层和位于增强层之间的砂胶层，所述砂胶层是由石英砂和上述增强层树脂混合而成，所述石英砂中SiO2含量不小于75％，所述石英砂中包括40～60目的石英砂80％～85％、以及90～100目的石英砂15％～20％。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对脲醛树脂的制备过程进行改进，尤其是对反应条件(例如，原料配比、反应温度与时间，反应体系pH值等)进行改进，有效的提高了树脂固化后的强度、粘度，提高树脂与竹基和石英砂的亲合性，使该树脂尤其适用于夹砂竹缠绕复合材料制品(如，竹砂缠绕复合管等)的增强层中，并作为竹片与竹片搭接缠绕、竹篾层与砂胶层复合使用的胶黏剂。本专利技术通过真空脱水步骤，通过控制脱水处理前后混合物的质量，使脱水后得到的树脂能够与特定组分和粒径大小的石英砂进一步相互配合作用，有效地提高了脲醛树脂固含量，从而增大了脲醛树脂与石英砂的接触面积，进而提高了石英砂之间的粘结强度。本专利技术优选使用磷酸反应，制作过程较易控制，反应得到的树脂强度高。通过本专利技术方法获得的树脂与竹片、石英砂等夹砂竹缠绕复合材料制品中增强层的材料均具有良好的亲合效果。另外，由于竹片缠绕时会产生形变，导致产生弹力，因此与普通平板材料的胶黏剂相比(如木板地板等)，本专利技术中的树脂在固化后将能够承受更多的应力，满足夹砂竹缠绕复合材料制品增强层的应用需求。本专利技术中适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂的加工方法，通过控制该加工方法的整体工艺流程、以及各个反应步骤的条件(包括整体原料的种类及配比、以及各个反应步骤针对的反应物种类及配比等)，能实现对各个反应中间产物、以及最终产物的有效控制。以添加尿素原料为例，本专利技术中的尿素分为两次加入，每次加入尿素的目的及相应反应各有不同，本专利技术通过控制每次反应的反应参数条件(包括反应体系中反应物种类及其配比，pH值、温度条件等)，能对每次加入尿素后的反应进行有效控制。具体说来，本专利技术整体所采用的原料甲醛、尿素、三聚氰胺、聚乙烯醇四者的质量比为(90～105)：(40～55)：(10～20):(0.5～2)，而初始使用尿素的步骤(1)为甲醛与尿素、三聚氰胺、聚乙烯醇四者的加成反应，通过对各个反应原料的配比进行控制，采用甲醛原料整体、占尿素原料整体40wt％～55wt％的部分尿素、占三聚氰胺原料整体85wt％～94wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂的加工方法，其特征在于，该加工方法是以甲醛、尿素、三聚氰胺、以及聚乙烯醇为原料，其中，所述甲醛原料、所述尿素原料、所述三聚氰胺原料、所述聚乙烯醇原料四者的质量比为(90～105)：(40～55)：(10～20):(0.5～2)；该加工方法具体包括以下步骤：步骤(1)：将所述甲醛原料整体、占所述尿素原料整体40wt％～55wt％的部分尿素、占所述三聚氰胺原料整体85wt％～94wt％的部分三聚氰胺、以及所述聚乙烯醇原料整体，相互混合并加热至75℃～85℃得到混合物；然后向所述混合物中加入碱性溶液调节该混合物的pH值至7.5～8.5，并继续升温至90℃～95℃，保温20分钟～30分钟；接着，向该混合物中加入酸调节该混合物的pH值至4.8～5.2；然后，再加入碱性溶液调节pH值至7.8～8.2得到步骤(1)产物；步骤(2)：向所述步骤(1)产物中再次加入尿素和三聚氰胺得到二次混合物，其中再次加入的尿素的量为所述尿素原料整体的45wt％～60wt％，再次加入的三聚氰胺的量为所述三聚氰胺原料整体的6wt％～15wt％；接着，向所述二次混合物中加入碱性溶液调节pH值使该pH值不小于8.5，并记调节pH值后的所述二次混合物的总质量为m；接着将所述二次混合物置于真空中脱水，使脱水后的所述二次混合物的总质量为(0.8～0.95)×m，然后降温到45℃以下，过滤出料，从而得到适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于夹砂竹缠绕复合制品的增强层树脂的加工方法，其特征在于，该加工方法是以甲醛、尿素、三聚氰胺、以及聚乙烯醇为原料，其中，所述甲醛原料、所述尿素原料、所述三聚氰胺原料、所述聚乙烯醇原料四者的质量比为(90～105)：(40～55)：(10～20):(0.5～2)；该加工方法具体包括以下步骤：步骤(1)：将所述甲醛原料整体、占所述尿素原料整体40wt％～55wt％的部分尿素、占所述三聚氰胺原料整体85wt％～94wt％的部分三聚氰胺、以及所述聚乙烯醇原料整体，相互混合并加热至75℃～85℃得到混合物；然后向所述混合物中加入碱性溶液调节该混合物的pH值至7.5～8.5，并继续升温至90℃～95℃，保温20分钟～30分钟；接着，向该混合物中加入酸调节该混合物的pH值至4.8～5.2；然后，再加入碱性溶液调节pH值至7.8～8.2得到步骤(1)产物；步骤(2)：向所述步骤(1)产物中再次加入尿素和三聚氰胺得到二次混合物，其中再次加入的尿素的量为所述尿素原料整体的45wt％～60wt％，再次加入的三聚氰胺的量为所述三聚氰胺原料整体的6wt％～15wt％；接着，向所述二次混合物中加入碱性溶液调节pH值使该pH值不小于8.5，并记调节pH值后的所述二次混合物的总质量为m；接着将...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶柃，翁赟，牛琳，
申请(专利权)人：浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司，叶柃，
类型：发明
国别省市：浙江,33