一种无醛芦苇板及其制备方法和应用与流程

本发明属于芦苇板，涉及一种无醛芦苇板及其制备方法和应用。

背景技术：

1、我国是一个森林资源丰富，但人均占有量少的国家。随着国民经济的发展，对于木材的需求量逐渐增高，对于森林的砍伐日益加剧，国家出台封山造林等政策，大量进口原木。为了国家林业以及家居行业的可持续发展，发展非木制原料人造板是十分有益的。我国芦苇产量每年约200万吨，除了制浆造纸外，大量的芦苇被焚烧或填埋，开发芦苇板不仅可以缓解对木材资源的需求，也可以保护当地生态环境，带动当地农民经济发展。

2、人造板行业传统胶粘剂为“三醛胶”，即：脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂。这三种胶粘剂用于生产人造板后，板材内会含有游离甲醛，逐渐释放到环境中，污染室内空气，损害人的身体健康。当前使用“三醛胶”的人造板主要是通过优化胶粘剂配方(如：改变尿素与甲醛的配比)、添加甲醛捕捉剂等方式来降低板材甲醛释放量。但这些方法仍然无法做到无醛添加。

3、前人已经将“三醛胶”应用于芦苇板，但效果都不理想。芦苇与木材表面化学性质不同，其表面存在非极性的含硅物质、脂肪类物质、蜡质。“三醛胶”在其表面的接触角大、润湿能力差，所以在生产中，施胶量要比普通木质刨花板高很多，得到的板材物理力学性能也不能满足国标要求。为了解决这一问题，现有方法是对芦苇进行物理处理，去除含硅物质、脂肪类物质、蜡质较多的芦苇笛膜。但芦苇剩余结构中，也具有这些不利于胶合的物质，其物理力学性能，尤其是内结合强度，仍然达不到国标要求。

4、异氰酸酯在其他行业已有广泛的应用，它的胶合强度高，耐水性强，且不含甲醛。在施胶量远低于“三醛胶”的条件下就可以得到较好的物理力学性能。虽然异氰酸酯粘合剂有以上优点，但在芦苇板生产工艺仍然存在一些需要解决的问题。比如热压因子比木质人造板大很多，导致生产效率明显低于木质人造板；由于芦苇自身的化学性质，木质人造板的固化剂对其作用不明显。

5、cn109176819a公开了一种无醛芦苇板的粘合剂，为植物大豆胶，防霉性差，得到的芦苇板的内结合强度也只是略高于脲醛树脂胶粘剂。cn109016051a公开了一种无醛芦苇板的的粘合剂，为无机胶粘剂和豆胶混合物，热压制得的板材的内结合强度同样没有得到明显提升。

6、因此，在本领域中，期望开发一种无醛芦苇板，其具有优异的物理力学性能，特别是具有优异的内结合强度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无醛芦苇板及其制备方法和应用。本发明的无醛芦苇板芯层使用异氰酸酯为粘合剂，添加固化剂、增强剂，施加在碳酸氢钠溶液预处理后的芦苇刨花粗料上，表层使用异氰酸酯为粘合剂，经过铺装、预压、热压工艺，得到成品板材。本发明提供的芦苇板不仅做到无醛添加，同时在相同的热压因子下，其物理力学性能也大幅度超过使用脲醛树脂作为胶粘剂的芦苇板。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种无醛芦苇板，所述无醛芦苇板包括上表层、芯层和下表层，所述上表层和下表层的制备原料均包括芦苇刨花细料、粘合剂和水；所述芯层的制备原料包括芦苇刨花粗料、粘合剂、固化剂、增强剂和水；

4、所述粘合剂包括异氰酸酯。需要说明的是，此处的粘合剂指代了上表层、下表层和芯材的粘合剂。

5、在本发明中，芦苇板芯层的制备原料中，同时包括粘合剂异氰酸酯、固化剂和增强剂，固化剂和增强剂可以提高粘合剂异氰酸酯的固化速度、与基材刨花的附着力，从而增强芦苇板的物理力学性能，特别是内结合强度，并且可以适当降低异氰酸酯的添加量，降低生产成本。

6、需要说明的是，本发明的芦苇刨花形态尺寸为0.8～12mm*0.8～1.2mm*0.1～0.6mm的狭长薄片，通过气流分选芦苇刨花，得到表层芦苇细料和芯层芦苇粗料，其中，气流分选的参数为：气流分选机的风量为5000-8000m3/h，风压为1000-3000pa。本发明对芦苇刨花细料和芦苇刨花粗料的具体尺寸不作具体限制，筛分后得到的比较细的料可作为芦苇刨花细料，比较粗的料可作为芦苇刨花粗料。

7、需要说明的是，本发明的无醛芦苇板的上表层和下表层没有实质性区别，当其中一个表层为上表层时，另一个表层即为下表层，只是为了方便称呼，区分了上表层和下表层。

8、优选地，所述上表层和下表层的制备原料按照重量份数计，各自独立地包括如下组分：

9、芦苇刨花细料                    100份；

10、异氰酸酯                        3-10份；

11、水                              10-25份；

12、所述芯层的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：

13、

14、

15、优选地，在上表层和下表层的制备原料中，以芦苇刨花细料的用量为100份计，异氰酸酯的用量可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。

16、优选地，在上表层和下表层的制备原料中，以芦苇刨花细料的用量为100份计，水的用量可以为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等。

17、优选地，在芯层的制备原料中，以芦苇刨花粗料的用量为100份计，异氰酸酯的用量可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份或8份等。

18、优选地，在芯层的制备原料中，以芦苇刨花粗料的用量为100份计，固化剂的用量可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份等。

19、优选地，在芯层的制备原料中，以芦苇刨花粗料的用量为100份计，增强剂的用量可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等。

20、优选地，在芯层的制备原料中，以芦苇刨花粗料的用量为100份计，水的用量可以为2份、3份、4份、5份或6份等。

21、优选地，所述异氰酸酯的官能度为2.6-2.7，例如2.6、2.63、2.65、2.68或2.7等。

22、优选地，所述异氰酸酯的-nco值为25-35％，例如25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％等。

23、优选地，所述异氰酸酯包括聚二苯基甲烷二异氰酸酯(pmdi)。

24、优选地，所述异氰酸酯为万华化学股份有限公司的cw20或9132fc。

25、优选地，所述固化剂包括小分子胺类固化剂。

26、优选地，所述固化剂包括脂肪胺和/或醇胺，优选三乙胺、三乙醇胺、乙醇胺、二亚乙基三胺或二乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合，最优选三乙醇胺。

27、在本发明中，固化剂的使用可以缩短无醛芦苇板在制备过程中的热压时间。

28、优选地，所述增强剂包括含有活泼氢和硅烷氧基的硅烷。

29、优选地，所述增强剂包括烷氧基硅烷和/或氨基硅烷，优选3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷或双氨基硅烷低聚物中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选3-氨丙基三乙氧基硅烷。

30、优选地，所述增强剂为江西晨光新材料股份有限公司的kh-550、kh-792或cg-1146，优选kh-550。

31、在本发明中，增强剂的使用可以提高无醛芦苇板的内结合强度。

32、在本发明中，芦苇板芯层的制备原料中，选择小分子胺作为固化剂，选择含有活泼氢和硅烷氧基的硅烷作为增强剂，这两种助剂可以提高异氰酸酯的固化速度、与基材刨花的附着力，从而增强芦苇板的物理力学性能，特别是内结合强度，并且可以适当降低异氰酸酯的添加量，降低生产成本。

33、优选地，所述上表层、芯层和下表层的质量比为1:(2.5-4):1，例如1:2.5:1、1:2.8:1、1:3:1、1:3.3:1、1:3.5:1、1:3.8:1或1:4:1等，优选1:3:1。

34、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的无醛芦苇板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

35、(1)将粘合剂施加在芦苇刨花细料上，加入水，分别得到上表层和下表层的预备料；

36、(2)将粘合剂、固化剂和增强剂施加在芦苇刨花粗料上，加入水，得到芯层的预备料；

37、(3)将下表层的预备料、芯层的预备料以及上表层的预备料依次放入铺装箱中，铺装成型，热压，得到所述无醛芦苇板。

38、优选地，所述热压的温度为200-230℃，例如200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃或230℃等。

39、优选地，所述热压的压力为0.5-6mpa，例如0.5mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa、2.5mpa、3mpa、3.5mpa、4mpa、4.5mpa、5mpa、5.5mpa或6mpa等，热压的时间为130-150s，例如130s、135s、140s、145s或150s等。

40、优选地，所述热压的热压因子为8s/mm。

41、优选地，所述热压的方式采用梯度热压进行，示例性地，所述热压工艺如表1所示，其中，热压因子为8s/mm。

42、表1

43、 热压压力/mpa 热压时间/s 6 20 4.5 40 3 20 1.5 30 0.5 34

44、优选地，步骤(2)所述将粘合剂、固化剂和增强剂施加在芦苇刨花粗料上之前，还包括以下步骤：

45、在芦苇刨花粗料表面喷涂碳酸氢钠溶液，静置，干燥。

46、对芦苇刨花粗料进行上述预处理，可以缩短热压时间。

47、优选地，所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为0.5-1.5％，例如0.5％、1％或1.5％等。

48、优选地，以芦苇刨花粗料的重量份数为100份计，所述碳酸氢钠溶液的喷涂量为5-10份，例如5份、6份、7份、8份、9份或10份等。

49、优选地，所述静置的时间为1-3h，例如1h、2h或3h等。

50、在本发明中，对铺装尺寸不作具体限制，示例性地，铺装尺寸如表2所示：

51、表2

52、

53、作为本发明的优选技术方案，无醛芦苇板的制备方法包括以下步骤：

54、(1)将粘合剂施加在芦苇刨花细料上，加入水，分别得到上表层和下表层的预备料；

55、(2)在芦苇刨花粗料表面喷涂碳酸氢钠溶液，待芦苇刨花粗料被润湿后，静置，放入烘箱中干燥至绝干，将粘合剂、固化剂和增强剂施加在干燥的芦苇刨花粗料上，加入水，得到芯层的预备料；

56、(3)将下表层的预备料、芯层的预备料以及上表层的预备料依次放入铺装箱中，铺装成型后，压实排出中间的空气，再放入热压机中，在200-230℃下热压固化成型，得到所述无醛芦苇板。

57、第三方面，本发明提供第一方面所述的无醛芦苇板在家具中的应用。

58、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

59、(1)在本发明中，芦苇板芯层的制备原料中，同时包括粘合剂异氰酸酯、固化剂和增强剂，固化剂和增强剂可以提高粘合剂异氰酸酯的固化速度、与基材刨花的附着力，从而增强芦苇板的物理力学性能，特别是内结合强度，并且可以适当降低异氰酸酯的添加量，降低生产成本。

60、(2)本发明提供的芦苇板不仅做到无醛添加，同时在相同的热压因子下，其物理力学性能也大幅度超过使用脲醛树脂作为胶粘剂的芦苇板。