一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法，其是将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺和引发剂等加入至水中混合反应，再加入异丙基丙烯酰胺和壳聚糖混合反应后真空干燥得到干凝胶；取干凝胶加入至水中，并且加入氨水调节pH，接着再加入漆酶搅拌混合，然后再加入木质素搅拌混合均匀，并且在60～70℃下反应处理得到胶黏剂；取胶黏剂加入柠檬酸溶液调节pH，并取木纤维在柠檬酸溶液中浸泡，接着将木纤维与胶黏剂混合拌胶，然后进行铺装得到板坯；将板坯置于微波设备内进行微波加热，然后压板成型得到刨花板。本发明专利技术利用漆酶催化木质素制备无醛环保的胶黏剂，并且对微波热压工艺进行针对性的优化调整，从而生产得到力学性能好的高品质纤维板。好的高品质纤维板。

【技术实现步骤摘要】
一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法


[0001]本专利技术属于纤维板材生产
，具体涉及一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法。

技术介绍

[0002]纤维板又名密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的人造板。制造过程中可以施加胶粘剂和（或）添加剂。纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛。在纤维板制造过程中，影响产品质量的因素很多，主要有胶黏剂质量及施胶量、热压工艺等。板坯整体被加热，热量从板坯表面向内部传递，使板坯内外温度都达到胶黏剂的固化温度，并固化成型。由于不同种类胶黏剂的组成配比以及固化条件存在很大差别，它们对于热压工艺条件的要求也不相同，特别是采用微波热压时，不同胶黏剂在微波作用下的固化效果并不相同，如何针对不同胶黏剂优化热压工艺条件从而生产获得高质量的纤维板是目前研究的重点之一。
[0003]同时随着人们对于安全意识和环保意识的增强，脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺改性脲醛树脂胶等三醛树脂胶在生产和使用过程中，会释放出对环境及人体健康有害的甲醛气体，研究开发无醛胶黏剂也是纤维板生产的热点之一。漆酶（Laccases, Lac）是一种可降解木质素的多酚氧化酶，其能够催化木质素产生苯氧自由基，自由基之间进一步交联反应产生一种复杂的糖类复合体，这种复合体能够将木质素、纤维素和半纤维素黏结在一起，实现胶合。因此，利用漆酶催化氧化木质素制备胶黏剂是一种良好的三醛树脂胶替代方案，在其生产过程中无需加入甲醛等有毒化工原料，使用时也不存在有毒气体和有害物质释放问题，发展应用潜力巨大。

技术实现思路

[0004]针对目前纤维板生产中的不足，本专利技术公开了一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法，利用漆酶催化木质素制备无醛环保的胶黏剂，并且对微波热压工艺进行针对性的优化调整，从而生产得到力学性能好的高品质纤维板，现木质素、秸秆、木粉等废弃生物质的资源化和高值化利用。
[0005]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法，其包括以下步骤:（1）将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠依次加入至水中搅拌混合得到混合液A，接着将混合液A置于温度为30～40℃的水浴条件下反应8～12h，然后再依次加入异丙基丙烯酰胺和壳聚糖搅拌混合得到混合液B，接着向混合液B中滴加过硫酸铵后在温度为30～40℃的水浴条件下搅拌反应12～24h，接着真空干燥得到干凝胶；所述丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、亚硫酸氢钠、异丙基丙烯酰胺、壳聚糖和水的质量比为（3～5）:（0.2～0.5）:（0.02～0.05）:（2～5）:（1～3）:100；所述过硫酸铵的总用量与所述丙烯酸的质量比为（0.05～0.08）:（3～5）；
（2）取步骤（1）中得到的干凝胶加入至水中，并且加入氨水调节pH至7.0～8.0，接着再加入漆酶搅拌混合20～30min，然后再加入木质素搅拌混合均匀，并且在60～70℃下反应处理8～16h得到胶黏剂；所述干凝胶、漆酶、木质素和水的质量比为（5～10）:（1～3）:（20～30）:100；（3）取步骤（2）中胶黏剂加入柠檬酸溶液调节pH至4.0～5.0，并且取木纤维在柠檬酸溶液中浸泡3～5min，接着将木纤维与胶黏剂混合拌胶，所述木纤维和胶黏剂的的质量比为10:（1～3），将拌胶后的木纤维干燥至含水率为8～10%，然后进行铺装得到板坯；（4）将步骤（3）中得到的板坯在50～60℃下预热3～5min，接着将板坯置于微波设备内进行微波加热，加热功率密度为2～5W/g
·
m3，加热时间为30～60s，将经过微波加热的板坯进行压板成型得到刨花板。
[0006]进一步的，步骤（1）中，所述木质素为碱木质素、乙酸木质素、硫酸盐木质素、发酵残渣木质素和造纸黑液木质素中的一种或多种。
[0007]进一步的，步骤（1）中，所述木纤维是取桉木和松木中的一种或两种通过削片粉碎、蒸煮软化、热磨、干燥后获得的。
[0008]进一步的，步骤（1）中，将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠依次加入至水中在速度为300～500r/min的条件下搅拌混合得到混合液A；向混合液B中滴加过硫酸铵后在温度为30～40℃的水浴且速度为50～80r/min的条件下搅拌反应12～24h。制备混合液A时，控制较高的搅拌速度有利于将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠等组分均匀混合；在混合液B加热反应时，控制较低的搅拌速度有利于聚丙烯酸与异丙基丙烯酰胺和壳聚糖交联反应制备得到凝胶。
[0009]进一步的，步骤（3）中，所述柠檬酸溶液的质量分数为8～10%。
[0010]进一步的，步骤（3）中，将拌胶后的木纤维在60～80℃下干燥至含水率为8～10%。
[0011]进一步的，步骤（4）中，所述微波的频率为800～3000MHz。
[0012]本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：1、本专利技术采用丙烯酸在亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠等的作用下反应得到聚丙烯酸，并将其与异丙基丙烯酰胺和壳聚糖交联反应得到具有pH相应性能的水凝胶，所述水凝胶在碱性条件下的溶胀率明显高于在酸性条件下的溶胀率，所以本专利技术将所得到的水凝胶与漆酶混合，并且加入氨水调节pH至7.0～8.0，这样水凝胶具有很大的溶胀率，可以有效吸附漆酶和固定，提高漆酶的稳定性和耐热性，然后再加入木质素在漆酶和60～70℃的条件下反应产生苯氧自由基，自由基之间进一步交联反应产生一种复杂的糖类复合体，这种复合体能够作为胶黏剂将木质素、纤维素和半纤维素黏结在一起，实现胶合。并且水凝胶与水相比较可以更好的促进木质素的分散，提高其与漆酶的接触，从而提高反应效率，获得胶合性能好的胶黏剂。
[0013]2、本专利技术将所得到的胶黏剂与木纤维混合拌胶前，先采用柠檬酸溶液调节胶黏剂的pH至4.0～5.0，在酸性条件下水凝胶的溶胀率大幅降低并形成交联网状结构，有利于胶黏剂与木纤维的胶合，同时本专利技术还使用柠檬酸溶液对木纤维进行浸泡，对木纤维表面进行处理，有利于木纤维与胶黏剂中的糖类复合体相互作用，提高木纤维与胶黏剂的结合内应力，防止纤维板出现开裂现象，而且水凝胶和少量未反应的木质素均匀分散在纤维板中也可以提高纤维板的力学性能。
[0014]3、本专利技术方法采用微波热压的方法，并且根据胶黏剂的特性，先对板坯进行预热，然后再进行微波热压，有利于板坯的均匀、快速加热，板坯各部分的温度差小，胶黏剂受热均匀，固化效果好，生产得到的纤维板具有更好的机械性能。
具体实施方式
[0015]以下通过实施例进一步说明本专利技术，但不作为对本专利技术的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0016]实施例1：一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法，其包括以下步骤:（1）将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠依次加入至水中在速度为400r/min的条件下搅拌混合得到混合液A，接着将混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波热压制备无胶粘合纤维板材的方法，其特征在于：包括以下步骤:（1）将丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵和亚硫酸氢钠依次加入至水中搅拌混合得到混合液A，接着将混合液A置于温度为30～40℃的水浴条件下反应8～12h，然后再依次加入异丙基丙烯酰胺和壳聚糖搅拌混合得到混合液B，接着向混合液B中滴加过硫酸铵后在温度为30～40℃的水浴条件下搅拌反应12～24h，接着真空干燥得到干凝胶；所述丙烯酸、亚甲基双丙烯酰胺、亚硫酸氢钠、异丙基丙烯酰胺、壳聚糖和水的质量比为（3～5）:（0.2～0.5）:（0.02～0.05）:（2～5）:（1～3）:100；所述过硫酸铵的总用量与所述丙烯酸的质量比为（0.05～0.08）:（3～5）；（2）取步骤（1）中得到的干凝胶加入至水中，并且加入氨水调节pH至7.0～8.0，接着再加入漆酶搅拌混合20～30min，然后再加入木质素搅拌混合均匀，并且在60～70℃下反应处理8～16h得到胶黏剂；所述干凝胶、漆酶、木质素和水的质量比为（5～10）:（1～3）:（20～30）:100；（3）取步骤（2）中胶黏剂加入柠檬酸溶液调节pH至4.0～5.0，并且取木纤维在柠檬酸溶液中浸泡3～5min，接着将木纤维与胶黏剂混合拌胶，所述木纤维和胶黏剂的的质量比为10:（1～3），将拌胶后的木纤维干燥至含水率为8～10%，然后进行铺装得到板坯；（4）将步骤（3）中得到的板坯在50～60℃下预热3～5min，接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈先锐，黄志民，谢尚县，吴艳玲，廖庆钊，肖宁，林甲胜，黎演明，马蓝宇，郑益华，冼学权，
申请(专利权)人：广西中科微波先进制造产业技术研究院南宁市中科微波先进制造产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：