一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，属于竹材加工工艺领域。提高竹胶合板耐候性的方法，其步骤包括：将涂有胶黏剂的竹片组坯并热压，热压的同时施加高压电场，且电场的方向与热压的加压方向相同。还包括以下步骤：将竹片进行干燥；将经处理的竹片涂饰胶黏剂；将竹片组坯；热压并施加高压电场，达到热压时间后，关闭高压电场，卸压，冷却，加工成型备用。本发明专利技术能解决竹胶合板耐侯性较差，胶合特性和力学特性较差的问题，具有成本低，生产效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法
本专利技术属于竹质板材制造工艺领域，特别涉及一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法。
技术介绍
我国拥有丰富的竹资源，竹材作为一种可再生的生物质材料，被制造成各种竹质板材材料，广泛地应用于建筑、交通运输和工程装饰等领域，是替代钢材和木材等理想加工材料之一。在竹材人造板利用过程中，由于不合理的加工工艺、落后的生产技术和环境的干湿变化以及与木质材料不同的属性，竹胶合板经常会出现板边损伤、起层和开胶等现象，导致胶层性能的不稳定性和不均匀性；另一方面，在竹胶合材料中，有三种不同的界面组合方式，包括竹青和竹青、竹青和竹黄以及竹黄和竹黄面组合形式，由于竹青表面的天然蜡质层和靠近竹青部分密集的纤维束组织构造，以及竹黄中木质素含量低且没有足够的活性基团，会造成竹表面不易胶合和开胶等现象，严重影响竹质板材材料胶合强度，加之不当的生产工艺和质量控制手段都会降低竹材胶合板的胶合强度、胶层耐候性和力学性能，导致不能发挥竹质板材本身强度高、刚度大的特性。竹胶合板的耐候性主要取决于多种因素，如果胶合特性受环境变化的影响越小，其耐候性就越好。因此本领域改善竹胶合板耐候性和力学性能的方法主要包括对竹材表面的改性、胶黏剂的改性和工艺参数的优化。针对竹材表面的改性，往往采用等离子体处理、超声波处理和电晕处理方法，都可提高竹材表面活性，利于胶黏剂渗透，从而提高竹胶合强度。现阶段对竹材表面的改性属于化学预处理范畴，通过提高竹材表面的活性及其界面的相容性，可增加竹胶合板的胶合强度。化学预处理方法改善了竹材与胶黏剂之间的化学反应，提高了胶黏剂在竹材中的渗透程度。但是，等离子体的化学预处理是有时效性的，且这些表面改性方法对竹材表面形貌和化学成分会产生破坏，胶黏剂在竹材界面上会产生过多的无效渗透，竹材胶合界面处无法形成连续且均匀的致密胶层，因此，无法获得高强度力学性能和耐候性好的竹胶合板材。因此试图通过竹材表面的改性来解决竹胶合板耐候性和力学性能，往往效果不佳。而在胶黏剂的改性的选择上，如采用异氰酸酯等高性能胶黏剂制备竹胶合板，首先制造成本会显著增加，且异氰酸酯固化时会产生有毒物质，危害健康；而脲醛树脂与竹材表面基团的化学反应能力较弱，不能形成稳定均匀的胶层，容易造成竹胶合板开胶现象，导致胶合强度、力学强度和耐候性降低。另外，增加胶黏剂的摩尔比，则会导致甲醛释放量的提高，从而造成环境污染；降低摩尔比，则会导致胶黏剂化学反应减少和粘结能力降低，从而造成板材胶合强度和力学强度的下降。现有技术也有采用对不同的工艺参数进行优化，如增加热压时间、提高热压温度或热压压力，毫无疑问都可以提高生产的效率，但是，在一定程度上，由于容易产生过大的压缩率、芯表层温度差和变异性，竹胶合板的胶层特性会明显下降，当其用于环境温度、湿度变化大的情况下时，则会产生剥离、变形和开裂现象。因此，工艺参数或是优化后的工艺和技术手段，因为竹材或环境等因素的影响，仍不可避免会降低竹材的利用率、竹胶合板材的质量，而影响生产效益和产品的性能。中国专利技术专利，公开号：CN100999092A，公开日：2007年7月18日，公开了一种竹篾积成材的制造方法。原料用竹篾或经加缝处理的厚竹篾，或适量的单板条或经碾压、梳解的木束；原料干燥至含水率8～15％；浸渍用胶为酚醛树脂或性能相当的其它胶粘剂，浸胶量3～8％(树脂的绝干重量与竹篾的绝干重量之比)；并干燥或陈化至含水率8～12％；将含胶的竹篾或加缝处理过的厚竹篾或加入适量浸过胶并低温干燥后的单板条、木束等单元材料在厚度方向上不分层次地同方向组成板坯；将板坯置于双向高频压机的电极之间进行加压和高频加热胶合。优点：避免表层胶粘剂过度固化而发脆或芯层胶粘剂未固化而造成胶合不良的现象；使用较低的压力而达到良好的胶合质量，竹篾积成材的成型胶合压力≤9MPa。热压胶合的周期短。该方案具有如下优点：避免表层胶粘剂过度固化而发脆或芯层胶粘剂未固化而造成胶合不良的现象；使用较低的压力而达到良好的胶合质量，竹篾积成材的成型胶合压力≤9MPa。热压胶合的周期短。但其不足之处是：并没有采用竹胶合特性较差的脲醛树脂作为主要胶黏剂，而是采用胶合特性较好的酚醛树脂，因此，不能突出高频压机影响竹胶合性能的优越性；高频加压的电压为低压，只是有利于芯层胶黏剂中水分移动蒸发，提高芯层胶合效率，而在胶合界面处未产生断裂的化学键和更多的交联反应，且会造成胶黏剂的无效渗透过多，不能有效提高胶合强度和力学强度，且使生产成本增加。中国专利技术专利，公开号：CN1931534A，公开日：2007年3月21日，公开了人造木材的固化方法。该专利技术在人造木材组坯两面、与涂胶层相平行贴上带绝缘板的工模，再用钢框扳压在工模外，最后用紧固螺杆拉紧两端的钢框扳，在人造木材组坯两面加上高频电场加热，保压存放后脱模，所述高频电场与人造木材组坯的涂胶层相平行。该专利技术的高频电场与人造木材组坯的涂胶层相平行，能量直接作用于胶粘接剂分子，胶粘接剂分子在高频电场下比水分子更容易极化发热而固化，降低了木材碳化变色木质受到损伤的概率，能源利用率高，加热、存放时间缩短，大大缩短固化时间，提高了生产效率，并且操作控制方便。但其不足之处是：高频加压只是加速水分移动和胶黏剂固化，并没有产生新断裂的化学键和更多的交联反应，因此并没有明显提高胶合强度和材料的力学性能；整个加压过程是在真空环境下完成的，真空过程会产生大量能耗，增加生产成本。中国专利技术专利，公开号：CN106272747A，公开日：2017年1月4日，公开了一种提高木质材料胶合强度的方法及胶合板制备方法。该专利技术通过在加压过程中利用高压静电场处理涂胶的木质材料，使木质材料的两侧形成强大的静电电压，处理后木质材料的胶合强度完全满足要求，与采用普通胶合方法制备的木质胶合材料相比胶合强度提高了一倍以上，该专利技术解决了胶黏剂的粘度低、摩尔比低、木材多孔性导致的渗胶量大、木质材料的胶合强度低和甲醛释放等技术问题。但其不足之处是：木质材料制备过程中的高压电场电压为1kV至10kV,此电压范围不能提高竹胶合板耐候性，原因可能为竹质表面含脂肪类、蜡质层的化学活性等原因，比如简单的拿来主义，却无法解决竹材表面的胶合问题，无法提高竹质复合材料胶合强度；另一方面，木材材质较软，大于10kV的电压会破坏木材细胞壁等组织构造，从而降低了木材本身的强度，导致木质胶合材料胶合强度降低。导致利用高压电场也并不能有效提高胶合板材料力学性能。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对竹胶合板不合理的加工工艺参数、不完善的表面改性方法、环境的干湿变化和竹材表面含有的脂肪类、蜡质层等各种影响因素，以及在胶黏剂种类和摩尔比上等影响胶合板材的耐候性、力学性能和生产成本因素，从而导致的竹胶合板胶层处易开裂、起层等现象，本专利技术公开一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，从而提高竹胶合板的胶合特性、力学特性和耐候性。2.技术方案竹质材料制备与改性过程中，在电场的作用下，激发态的自由电子撞击材料表面的化学基团，从而在材料表面形成断裂的化学键和新的自由电子，因此，材料表面的极化程度、表面自由能会显著提高。而根据电场中带电粒子的动力学现象和运动方程，可以得出库仑力有助于带电粒子的凝聚运动。为解决现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，其步骤包括：将涂有胶黏剂的竹片组坯并热压，其特征在于：热压的同时施加高压电场，且电场的方向与热压的加压方向相同，所述高压电场的发生器的负极接于涂有胶黏剂的竹胶合板的上侧金属导电垫板上，地线接于涂有胶黏剂的竹胶合板的下侧导电垫板上，负极电压为20～60kV。

【技术特征摘要】
1.一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，其步骤包括：将涂有胶黏剂的竹片组坯并热压，其特征在于：热压的同时施加高压电场，且电场的方向与热压的加压方向相同，所述高压电场的发生器的负极接于涂有胶黏剂的竹胶合板的上侧金属导电垫板上，地线接于涂有胶黏剂的竹胶合板的下侧导电垫板上，负极电压为20～60kV。2.根据权利要求1所述的一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，其特征在于，所述胶黏剂为脲醛树脂。3.根据权利要求2所述的提高竹胶合板耐候性的方法，其特征在于，脲醛树脂的粘度为200～230毫帕·秒，摩尔比(F:P)为2:1～1.5:1，固含量为50％～55％，双面涂胶量为200-300g/m2。4.根据权利要求1所述的一种提高竹胶合板耐候性和力学性能的方法，其特征在于，还包括以下步骤：(1)将竹片进行干燥；(2)将经步骤(1)处理的竹片涂饰胶黏剂；(3)将步骤(2)中的竹片组坯；(4)达到热压时间后，关闭高压电场，卸压，冷却，加工成型备用。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓宁，何倩，丁锡方，詹天翼，张海洋，鞠泽辉，洪璐，王志强，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32