一种络合植物纤维、络合纤维板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种络合植物纤维、络合纤维板及其制造方法，属于人造板加工技术领域。所述络合植物纤维由以下原料制备而成：植物纤维，植物多酚，金属盐；所述植物多酚和金属盐导入所述的植物纤维的表面、细胞壁、细胞腔和细胞间隙中，并以络合物形式存在。本发明专利技术通过在植物纤维中引入多酚金属盐络合物，有效地改变了植物纤维的色泽，增强了植物纤维的尺寸稳定性、耐水性、防腐、防霉等性能。

A complex plant fiber, a complex fiberboard and its manufacturing method

The invention relates to a complex plant fiber, a complex fiber board and a manufacturing method thereof, belonging to the technical field of wood-based panel processing. The complex plant fiber is prepared from the following raw materials: plant fiber, plant polyphenol, metal salt; the plant polyphenol and metal salt are introduced into the surface, cell wall, cell cavity and cell gap of the plant fiber, and exist in the form of complex. By introducing the polyphenol metal salt complex into the plant fiber, the invention effectively changes the color of the plant fiber, enhances the dimensional stability, water resistance, corrosion resistance, mildew resistance and other properties of the plant fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种络合植物纤维、络合纤维板及其制造方法
本专利技术涉及人造板加工领域，具体涉及一种络合植物纤维、络合纤维板及其制造方法。
技术介绍
纤维板是木材高效加工利用的重要途径，是三大传统人造板之一，被广泛地应用于强化地板、板式家具、橱柜、装潢装饰材料等领域。随着人们生活水平的提高，人们对木质品从追求实用性到个性化和功能化的巨大转变，现有的纤维板加工技术，难以实现多功能和个性化的统一，如增加纤维板的色泽，需要对纤维板进行染色；增加纤维板的耐水性能主要是添加石蜡等防水剂；增加防腐性能需要增加防腐剂；增加防霉性能需要防霉剂，而且很难将上述的功能同时叠加在同一产品中或者同一工艺中。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种络合植物纤维、络合纤维板及其制造方法。本专利技术制备络合纤维板不仅有效地改变了植物纤维的色泽，而且增加了木纤维的防水、反腐、防霉等性能等优点。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种络合植物纤维，由以下原料制备而成：植物纤维，植物多酚，金属盐；所述植物多酚和金属盐分布在所述的植物纤维表面、细胞壁、细胞腔和/或细胞间隙中，并以络合物形式存在；所述植物纤维横截面为由1-50个植物细胞组成的纤维束，为热磨的木纤维、草纤维、竹纤维中的一种或一种以上混合物。进一步的，所述植物多酚为聚棓酸酯类和/或聚黄烷类植物多酚；所述棓酸酯类多酚包含至少有一个多元醇和多个酚羧酸，所述多元醇通过酯键与酚羧酸相连接；所述聚黄烷类多酚的分子量为500～2000，聚合物为2～10，单元之间以C～C键相连，分子骨架为C6·C3·C6结构，在两个酚香环(A环、B环)之间以一个三碳链(C～2，C～3，C～4)相连，其中一个碳原子与A环8a位置上的氧原子连接成吡喃环(C环)；所述金属盐为硼酸金属盐、铜盐、铁盐的一种或多种混合物。另一方面，本专利技术还提供一种络合植物纤维的制造方法，包括木片热磨成纤维后再络合或木片络合后再热磨两种方法：步骤1：准备适量纤维；步骤2：把植物多酚导入纤维，得到多酚纤维；步骤3：在多酚纤维中导入金属盐，得到多酚金属盐纤维；步骤4：干燥上述纤维，得到络合植物纤维。或步骤1：准备适量木片；步骤2：把植物多酚导入木片，得到多酚木片；步骤3：在多酚木片中导入金属盐，得到多酚金属盐木片；步骤4：将上述多酚金属盐木片，热磨、干燥后得到络合植物纤维。进一步的，所述步骤2为：21)将植物多酚溶解在水中，搅拌均匀后，形成植物多酚水溶液；22)把上述纤维或木片浸渍于植物多酚水溶液中；23)干燥已浸渍植物多酚水溶液的纤维或木片。进一步的，所述植物多酚水溶液的浓度为1g/L～15.0g/L，平均分子量为170～50000，为1～40聚合体；所述纤维在植物多酚水溶液中的浸渍时间为10min-24h，浸渍温度为0-80℃，浸渍方法为常压浸渍或加压浸渍，将植物多酚导入到所述植物纤维的表面、细胞壁、细胞腔和/或细胞间隙；所述植物多酚为栲胶、单宁、单宁酸、末食子酸、焦性末食子酸的一种或多种混合。进一步的，所述步骤3为：31)将金属盐溶解在水中，搅拌均匀后，形成金属盐水溶液；32)把上述多酚纤维或木片浸渍于金属盐水溶液中，将金属盐导入到所述植物纤维的表面、细胞壁、细胞腔和/或细胞间隙。进一步的，所述金属盐水溶液的浓度为0.3g/L～20.0g/L；所述纤维或木片在金属盐水溶液中的浸渍时间10min-24h，浸渍温度0-80℃，浸渍方法为常压浸渍或加压浸渍。再一方面，本专利技术提供一种络合纤维板，由上述络合植物纤维，经胶黏剂胶合而成，所述的胶黏剂为酚醛胶黏剂或脲醛胶黏剂，所述纤维板的密度为0.45-1.10g/cm3。再一方面，本专利技术还提供一种络合纤维板制造方法，以上述络合植物纤维为原料，包括：1)施胶采用喷雾施胶法，将酚醛树脂或尿醛树脂均匀地喷涂在所述络合植物纤维表面，施胶量为8％-15％；2)干燥采用气流管道干燥法，将上述施胶后络合植物纤维干燥至含水率8-16％，所述管道内气流温度为250～350℃，若为酚醛树脂，纤维在管道内停留时间为为5～7s；若为脲醛树脂干燥，纤维在管道内停留时间为为3～6s；3)铺装成型采用气流铺装方法，将上述干燥的纤维铺装成面密度为0.15-0.45g/cm2的板坯；4)热压将上述板坯，送入多层热压机或连续热压机后，经热压后，制成密度为0.45-1.10g/cm3的纤维板。进一步的，若采用脲醛树脂，在所述络合植物纤维处理时采用强酸弱碱金属盐，将所述络合纤维的pH值控制在4-6；若采用酚醛树脂，在所述络合植物纤维处理时采用强碱弱酸金属盐或经强酸弱碱金属盐处理后，采用碱调解络合纤维成弱碱性，将所述络合纤维的pH值控制在9-11；所述脲醛树脂的固含量为40～55％；所述酚醛树脂的固含量为45～52％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中，在植物纤维中引入植物多酚和金属盐络合物，植物纤维与植物多酚金属盐络合物之间主要通过氢键、疏解键、共价键结合，多酚金属盐络合物是以植物多酚的邻位二酚羟基与离子形成的五元环螯合而成。将相邻的纤维素/半纤维素的分子链交联成网状结构，犹如在纤维素/半纤维素分子链支上了若干支架支撑，使其在吸湿或解吸时减小甚至不产生膨胀或收缩；在上述的基础上，在纤维素骨架内形成了大量的由氢键(植物多酚酚羟基和纤维中的羟基结合形成了多点氢键)和配位键(植物多酚酚环上的邻位羟基与金属盐络合形成了配位键)组成的多重牺牲键网络。由于牺牲键键能小于共价键(纤维素、半纤维素、木质素以及酚醛树脂之间形成了共价键网络)，当纤维受到内应力或外力作用时，牺牲键优先于共价键断裂。牺牲键不断地断裂和重构的动态作用，耗散了纤维板体系内的大量能量，消除或削弱了内应力，保护了纤维素骨架共价键网络的完整。这为解决纤维板的开裂问题提供了新方法。本专利技术中，首先将植物多酚导入纤维细胞壁内部，通过氢键与细胞壁固定，然后再将金属盐导入纤维中，金属盐可与植物多酚发生原位络合，形成具有较大空间效应的络合物，支撑纤维细胞，可有效防止纤维在适度环境发生变化时，导致的纤维膨胀或收缩，有效防止制备的纤维板开裂。同时，金属盐的引入能够有效增加纤维板的反腐、防霉等性，也在一定程度上改变了纤维板的颜色，使得纤维板具备金属盐的颜色，且金属盐离子与植物多酚在木材中络合，存在较为稳定，不易褪色。附图说明图1为本专利技术实施例1处理之前的普通纤维图片；图2为本专利技术实施例1制备的络合植物纤维图片；图3为本专利技术实施例1制备的络合植物纤维Micro-CT图；图4为市场上现有的普通纤维板；图5为本专利技术实施例3制备的络合纤维板。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种络合植物纤维，其特征在于，由以下原料制备而成：植物纤维，植物多酚，金属盐；所述植物多酚和金属盐分布在所述的植物纤维中表面、细胞壁、细胞腔和/或细胞间隙中，并以络合物形式存在；/n所述植物纤维的横截面为由1-50个植物细胞组成的纤维束，为热磨的木纤维、草纤维、竹纤维中的一种或一种以上混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种络合植物纤维，其特征在于，由以下原料制备而成：植物纤维，植物多酚，金属盐；所述植物多酚和金属盐分布在所述的植物纤维中表面、细胞壁、细胞腔和/或细胞间隙中，并以络合物形式存在；
所述植物纤维的横截面为由1-50个植物细胞组成的纤维束，为热磨的木纤维、草纤维、竹纤维中的一种或一种以上混合物。


2.根据权利要求1所述的络合植物纤维，其特征在于，所述植物多酚为聚棓酸酯类和/或聚黄烷类植物多酚；所述棓酸酯类多酚包含至少有一个多元醇和多个酚羧酸，所述多元醇通过酯键与酚羧酸相连接；所述聚黄烷类多酚的分子量为500～2000，聚合物为2～10，单元之间以C～C键相连，分子骨架为C6·C3·C6结构，在两个酚香环(A环、B环)之间以一个三碳链(C～2，C～3，C～4)相连，其中一个碳原子与A环8a位置上的氧原子连接成吡喃环(C环)；
所述金属盐为硼酸金属盐、铜盐、铁盐的一种或多种混合物。


3.一种络合植物纤维的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1：准备适量纤维；
步骤2：把植物多酚导入纤维，得到多酚纤维；
步骤3：在多酚纤维中导入金属盐，得到多酚金属盐纤维；
步骤4：干燥上述纤维，得到络合植物纤维；
或
步骤1：准备适量木片；
步骤2：把植物多酚导入木片，得到多酚木片；
步骤3：在多酚木片中导入金属盐，得到多酚金属盐木片；
步骤4：将上述多酚金属盐木片，热磨、干燥后得到络合植物纤维。


4.根据权利要求3所述的络合植物纤维的制造方法，其特征在于，所述步骤2为：
21)将植物多酚溶解在水中，搅拌均匀后，形成植物多酚水溶液；
22)把上述纤维或木片浸渍于植物多酚水溶液中；
23)干燥已浸渍植物多酚水溶液的纤维或木片。


5.根据权利要求4所述的络合植物纤维的制造方法，其特征在于，所述植物多酚水溶液的浓度为1g/L～15.0g/L，平均分子量为170～50000，为1～40聚合体；所述纤维在植物多酚水溶液中的浸渍时间为10min-24h，浸渍温度为0-80℃，浸渍方法为常...

【专利技术属性】
技术研发人员：余养伦，于文吉，祝荣先，张耀明，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11