一种高韧性竹质工程材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高韧性竹质工程材料及其制备方法，属于木材加工技术领域。所述高韧性竹质工程材料以竹条或定向竹纤维束为基本单元，以改性酚醛树脂为胶黏剂进行固化；其中，所述改性酚醛树脂包括以下质量份数的原料：100份苯酚，160

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性竹质工程材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于木材加工
，尤其涉及一种高韧性竹质工程材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]竹质工程材料是将竹材加工成竹条、竹纤维束或竹篾，经重组或复合加工而成，并能满足工程建设要求的板材、方材或型材。随着竹质工程材料应用领域的拓展，对材料的规格尺寸、外形构造和使用性能都提出了更高的要求，如：将竹材加工成建筑结构材时，往往需要对竹重组材、竹集成材进行二次胶合，将其制成一定截面的梁、柱等大规格构件；在园林景观用材时，为了造型的需要，通常将竹材加工成一定弧度的异型弯曲构件；另外一些竹质工程材料新兴应用领域如电梯扶手、护栏等，要求材料具有良好的韧性、抗冲击等性能。目前，竹质工程材料所使用的胶黏剂主要包括普通酚醛、间苯二酚等酚醛树脂，采用这种胶黏剂制成的竹质工程材料具有高强度、高硬度等优点，但也存在脆性大、易开裂等问题。这些问题极大地限制了竹质工程材料在大规格结构材、异型景观材料以及其他一些特殊领域的推广应用。

技术实现思路

[0003]为了克服上述技术问题，本专利技术提出了一种高韧性竹质工程材料及其制备方法，即在竹材单元之间设置高弹性酚醛树脂，增加竹质工程材料胶层的韧性，开发高韧性竹质工程材料。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种高韧性竹质工程材料，以竹条或定向竹纤维束为基本单元，以改性酚醛树脂为胶黏剂进行固化；其中，所述改性酚醛树脂包括以下质量份数的原料：100份苯酚，160
‑r/>190份50wt.％甲醛水溶液，2
‑
10份碱性化合物，15
‑
20份二醇类化合物，10
‑
15份双氰胺和10
‑
30份胶乳。
[0006]所述竹条和定向竹纤维束是将3
‑
5年生的竹材剖分成竹片，然后将其加工成竹条和定向竹纤维束。
[0007]进一步地，所述竹条长度为1.5
‑
5.0m，宽度为15
‑
30mm，厚度为0.5
‑
1.5mm。
[0008]进一步地，所述定向竹纤维束是由直径为0.1
‑
0.5mm，长度为20
‑
50mm的竹纤维束按照顺纹交织而成的片状竹材；所述定向竹纤维束长度为1.5
‑
5.0m，宽度为100
‑
300mm，厚度为0.2
‑
1.5mm。
[0009]进一步地，所述碱性化合物为一价或二价金属氢氧化物和氧化物。
[0010]进一步地，所述二醇类化合物包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、二丁二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述胶乳包括丁苯乳液、苯丙乳液、醋丙乳液和纯丙乳液中的一种或多种。
[0012]进一步地，所述碱性化合物包括碱性化合物为一价和/或二价金属化合物。
[0013]更进一步地，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氧化钙和氧化钡中的一种或多种。
[0014]进一步地，所述改性酚醛树脂的制备方法包括以下步骤：
[0015]1)将苯酚、二醇类化合物和第一批甲醛水溶液混合并搅拌，pH调节至3
‑
4，在95
‑
115℃回流2
‑
3h，并脱去反应所产生的缩合水和游离水；
[0016]2)反应结束后，加入第一批碱性化合物和第二批甲醛水溶液，调节pH至7.5
‑
8.5，再加入双氰胺，在85
‑
90℃下反应1
‑
2h；
[0017]3)再加入第二批碱性化合物，调节pH至9
‑
10，在75
‑
85℃下加热反应至样品粘度达到400
‑
500cps，冷却到30℃以下，加入胶乳，搅拌均匀，即得改性酚醛树脂。
[0018]进一步地，步骤1)中，所述第一批甲醛水溶液中的甲醛与苯酚的摩尔比为(0.5
‑
1.0)：1；步骤2)中，所述第二批甲醛水溶液加入后，体系内的总甲醛与苯酚的摩尔比为(2.0
‑
2.5)：1。
[0019]本专利技术还提供一种所述的高韧性竹质工程材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将改性酚醛树脂均匀地涂布在竹条或浸渍到定向竹纤维束上，按顺纹方向组坯后，在热压机中，采用热压工艺，将竹条和定向竹纤维束粘合成整体，即得到高韧性竹质工程材料。
[0021]进一步地，所述改性酚醛树脂的施胶量为150
‑
250g/m2。
[0022]本专利技术针对传统酚醛树脂脆性大的缺陷，在酚醛树脂的分子中通过内增韧与外增韧相结合方式，合成了改性的高韧性酚醛树脂，具体的：
[0023]内增韧：1.采用低配比的苯酚和甲醛水溶液以及二醇类化合物，在酸性条件下高温反应，得到二醇类化合物改性的线性酚醛树脂中间体，苯酚和甲醛在此条件下反应，会形成柔性的线性热塑性酚醛树脂；二醇类化合物的加入，通过与酚羟基进行醚化反应，形成位阻作用，使醚键上的两个邻位氢难以参加反应，降低交联密度；同时二醇类化合物还能与中间体羟甲基酚中的羟甲基发生反应，使柔性的二醇类化合物键连到酚醛树脂中，降低树脂固化后的交联密度，提高树脂的柔韧性；2.在得到二醇类化合物改性的柔性酚醛树脂中间体后，加入甲醛水溶液和双氰胺，并在碱性环境下反应，此过程中，甲醛水溶液与柔性中间体发生反应，赋予树脂热固性，双氰胺在此条件下也参与反应，键连到树脂中，形成柔性链段，降低交联密度，提高树脂的柔韧性；
[0024]外增韧：树脂在合成结束后，共混入一定量的胶乳，这些胶乳具有较低的玻璃化转变温度，柔韧性好，与树脂共混，能够提高树脂的柔韧性，同时确保树脂的强度能够满足要求。此外，此工艺制备得到的酚醛树脂，除具有较好的柔韧性外，还具有较好的胶合强度和环保性能，能够满足户内重组竹的性能要求。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术以竹条或定向竹纤维束为基本单元，通过内增韧和外增韧相结合方式改性的高韧性酚醛树脂为胶黏剂，制备高韧性竹集成材和竹重组材两种高韧性竹质工程材料。利用该方法制备的高韧性竹质工程材料韧性大，不易开裂，能够满足户内重组竹的性能要求。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为实施例1制备的竹条；
[0029]图2为实施例1制备的弦向组坯；
[0030]图3为实施例1制备的平压型竹集成材；
[0031]图4为实施例1制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性竹质工程材料，其特征在于，以竹条或定向竹纤维束为基本单元，以改性酚醛树脂为胶黏剂，将竹条或定向竹纤维束通过胶压成一整体；其中，所述改性酚醛树脂包括以下质量份数的原料：100份苯酚，160
‑
190份50wt.％甲醛水溶液，2
‑
10份碱性化合物，15
‑
20份二醇类化合物，10
‑
15份双氰胺和10
‑
30份胶乳。2.根据权利要求1所述的高韧性竹质工程材料，其特征在于，所述竹条长度为1.5
‑
5.0m，宽度为15
‑
30mm，厚度为0.5
‑
1.5mm。3.根据权利要求1所述的高韧性竹质工程材料，其特征在于，所述定向竹纤维束是由直径为0.1
‑
0.5mm，长度为20
‑
50mm的竹纤维束按照顺纹交织而成的片状竹材；所述定向竹纤维束长度为1.5
‑
5.0m，宽度为100
‑
300mm，厚度为0.2
‑
1.5mm。4.根据权利要求1所述的高韧性竹质工程材料，其特征在于，所述二醇类化合物包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、二丁二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高韧性竹质工程材料，其特征在于，所述胶乳包括丁苯乳液、苯丙乳液、醋丙乳液和纯丙乳液中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的高韧性竹质工程材料，其特征在于，所述碱性化合物包括一价和/或二价金属化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：于文吉，边国民，杨婵，汪启鸿，余养伦，张亚慧，金晓农，刘玉波，李昕，周树，常春平，邓其润，
申请(专利权)人：太尔胶粘剂广东有限公司，
类型：发明
国别省市：