【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及木材胶黏剂制备，具体为一种秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法。
技术介绍
1、随着可持续发展理念和人居环保健康意识的提升，无醛环保型胶黏剂的发展已成为人造板行业的重要趋势。异氰酸酯胶黏剂以其独特的耐水、耐溶剂、无甲醛及高强度等特性，逐渐在人造板行业占据重要地位，被广泛用于人造板的生产过程中。数据显示，2022年全球异氰酸酯市场规模高达85.6亿美元，并预计在2032年将增长至157.4亿美元，表明其当前巨大的市场潜力和未来广阔的应用前景。
2、人造板的生产通常是将异氰酸酯直接喷涂并进行热压后得到，但存在热压过程中异氰酸酯黏度低且易渗透，导致胶层连续性及胶接强度降低的缺点。此外，异氰酸酯的价格较高，约为传统脲醛树脂胶黏剂的10倍。为此，降低胶黏剂成本、提高胶合界面性能，并在保持异氰酸酯原有优点的基础上拓宽其应用领域，是目前研究的热点。中国林科院木工所提出可通过在木材表面涂覆一层木材表面细胞微孔活性防渗剂，有效阻止异氰酸酯胶黏剂过度渗透问题，从而提高胶层连续性（一种降低聚合异氰酸酯胶合板施胶量方法cn20221193518.9）。与此同时，中国科学院理化技术研究所提出将异氰酸酯胶黏剂与黏度稳定剂、水性乳液、填料等复配，获得黏度可调节、施胶量小的胶黏剂（一种无醛人造板用胶黏剂制备及应用 cn202310151711.8），在一定程度上降低了异氰酸酯的过度渗透，提高胶层连续性。上述方法在很大程度上提升了异氰酸酯的应用性能，有效改善了异氰酸酯本身易渗透的缺陷，但会引入非绿色石化原料，且可能使
3、通过添加填料是改善异氰酸酯胶黏剂胶接性能的重要方法之一。面对不断增长的人造板生产需求，胶黏剂中填料的用量不断增加。目前，人造板用胶黏剂应用过程中，存在用淀粉、蛋白质以及工业面粉作为活性添加剂，充当胶黏剂填料，存在“与人争粮”问题。小麦秸秆作为典型的生物质材料，每年产量到达7亿吨，不仅是低值农业废弃物，而且量大面广，其主要化学成分纤维素、半纤维素和木质素富含羟基基团，羟基基团能够与异氰酸酯基形成稳定的氨酯键，同时形成的三维交联网络中含有大量氢键，为小麦秸秆微颗粒作为功能性粉体填料优化异氰酸酯木材胶接提供可能性。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的在于扩大绿色活性填料代替品的选择以及改进胶层连续性不足、过度渗透的问题，通过将秸秆作为功能性粉体与异氰酸酯复配优化、优化人造板热压工艺参数，提供一种弱压（热压压力为0.1~0.8 mpa）条件下力学性能稳定、成本低、出材率高的改性异氰酸酯胶黏剂。相应地，本专利技术还提供前述胶黏剂的制备方法，以及改性后胶黏剂人造板热压工艺参数。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其胶黏剂由下述质量份的原料制备得到：
4、异氰酸酯70~95份
5、一定含水率的秸秆功能性粉体5~30份
6、本专利技术提供前述异氰酸酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
7、1）原料粉碎：收集干燥秸秆，先进行剪切处理，获得长度小于5 cm的秸秆原料，将天然秸用粉碎机进行粉碎，过150目筛；
8、2）平衡含水率处理：对步骤1获得的秸秆粉末置于25 ℃、不同湿度环境下平衡秸秆含水率，平衡时间为7天，获得具有一定含水率的秸秆功能性粉体；
9、3）改性胶黏剂制备：将步骤2准备好的一定含水率的秸秆功能性粉体添加至异氰酸酯中，混合均匀，搅拌5分钟后获得改性异氰酸酯胶黏剂。
10、作为对上述技术方案的进一步改性：
11、优选地，所述步骤2的具体步骤为：首先将步骤1获得的天然秸秆粉末在105±5 ℃条件下处理至绝干状态，接下来将绝干秸秆粉末放置在25 ℃、相对湿度60%密闭容器中平衡其含水率，每隔4 h翻动一次，平衡7天后，获得具有一定含水率的秸秆功能性粉体。
12、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了前述胶黏剂用于人造板生产的热压工艺，包括以下步骤：
13、1）单板切割：将枫木单板切割成100 mm ×100 mm ×3 mm大小，单板选用纹理均匀，砂纸打磨后备用；
14、2）施胶工艺：将改性异氰酸酯胶黏剂均匀涂抹在单板上，单面施教量为60~80 g/m2，陈化3 min；
15、3）热压工艺：三层单板按照顺纹组坯方式置于热压机中热压，热压温度150 ℃，热压时间1 min/mm。热压结束后，在温度25 ℃、湿度50%下静置24 h。
16、本专利技术的技术原理为：
17、异氰酸酯主要由单体及其低聚物构成，其中单体组分约占45~50%。异氰酸酯基作为活性基团，能够与含活泼氢的有机物发生反应。这一反应过程归因于氧原子的高电负性，使其成为亲核中心，吸引氢原子形成羟基。然而，不饱和碳原子上的羟基结构并不稳定，易于重排形成氨基甲酸酯。与此同时，碳原子由于其较低的电子云密度，表现出较强的正电性，成为亲电中心，易于受到亲核试剂的攻击。异氰酸酯与活泼氢化合物之间的反应正是由含活泼氢化合物分子中的亲核中心对异氰酸酯基团中碳原子的攻击所引发的。
18、在胶接时，异氰酸酯与水分、木材及其秸秆发生反应，形成复杂的聚脲和聚氨酯三维网络结构。异氰酸酯与羟基及其水的反应为竞争反应，异氰酸酯与水的反应速率要比其与羟基的反应速率快，且含水的小麦秸秆与异氰酸酯反应相比不含水的小麦秸秆，具有更低的反应活化能和更高的反应速率。基于此，采用含水小麦秸秆对异氰酸酯进行改性，与其发生化学反应，不仅能提高异氰酸酯的涂覆性能与力学性能，还能降低其成本和解决过度渗透导致的脱模困难问题。
19、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
20、本专利技术的小麦秸秆改性异氰酸酯胶黏剂，小麦秸秆填料使得异氰酸酯胶黏剂黏度增大，改善异氰酸酯在热压过程中的过度渗透行为，降低成本；与此同时，小麦秸秆作为复合改性填料，既能起到填充作用降低胶黏剂成本，又能起到化学改性作用，改善胶黏剂在热压过程中过度渗透的现象；其次，本专利技术的小麦秸秆改性异氰酸酯胶黏剂与现有技术相比，在弱压条件（低至0.1 mpa）下仍能保持有效胶合，在保证力学强度的同时，提高了人造板的出材率。
21、本专利技术的小麦秸秆改性异氰酸酯胶黏剂的制备方法具有原料来源丰富、制备步骤简单的特点，而且可以大量制备，无需后续处理工艺，制备条件简单，清洁无污染。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所用胶黏剂由以下质量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所述步骤2）中秸秆粉末含有0~22 %的水分，其中含水率为7~9 %较优；其中功能性粉体包括但不限于小麦秸秆，如木粉、玉米秸秆、稻草、树皮粉等复合填料。
3.根据权利要求1所述的秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所述步骤5）中一定单面施胶量为60~80 g/m2中的一种。
4.根据权利要求1所述的秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所述步骤6）中一定热压压力为0.1~1.6 MPa中的一种。
【技术特征摘要】
1.一种秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所用胶黏剂由以下质量份的原料制备得到：
2.根据权利要求1所述的秸秆功能性粉体改性异氰酸酯胶黏剂及其增强胶层连续性的方法，其特征在于，所述步骤2）中秸秆粉末含有0~22 %的水分，其中含水率为7~9 %较优；其中功能性粉体包括但不限于小麦秸秆，如木粉、玉米秸秆、稻草...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹤予，高飞飞，邵志江，夏彤，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：
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