一种热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法与流程

本发明涉及一种热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，具体涉及一种基于热塑性树脂和木材单板双向协同改性的热塑性树脂/木材复合板材胶合界面增强技术，属于热塑性树脂/木材复合板材制造。

背景技术：

1、当前，国内外木质复合板材的生产制备过程中，脲醛树脂、酚醛树脂等有醛胶黏剂仍占据主流，使得板材产品往往存在游离甲醛，对消费者的身体健康和室内环境均造成危害。近年来，木质复合板材生产技术和消费市场逐渐趋向于无醛化，采用无醛添加的环保型胶粘剂取代脲醛树脂、酚醛树脂等传统含醛胶粘剂正在成为木质复合板材生产工艺研究的重点。

2、低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)等热塑性树脂薄膜作为一系列结构简单、成本低廉且具有一定强度的热塑性树脂材料，可通过热压过程中其在木材单板表面和宏、微观孔隙中的熔融流展，与木材单板之间形成胶钉作用，从而达到对木材单板的粘接作用，其作为木质单板类复合材料粘接层的可行性已得到大量研究成果的支持，并取得一定的产业化应用。

3、但上述热塑性树脂的物质结构多为高分子长链脂肪烃，分子相对较为对称且表面无极性基团或极性基团较少，为典型的非极性或低极性材料，表面能较低，疏水性较好。而木材作为天然生物质材料，其表面还有大量羟基、醚键等极性官能团，属于极性亲水材料，与热塑性树脂之间极性差距大，界面相容性差，对热塑性树脂/木材复合板材的胶合性能造成不良影响。当前常见的改善措施是通过增加热塑性树脂膜的用量，来获取更强的胶钉作用，从而增强复合板材的胶合强度。但这会显著降低复合板材生产效率，降低其市场竞争力和商业推广价值。基于此，寻求绿色环保、无毒、低成本的化学偶联增容方式，以提高热塑性树脂和木材界面相容性的方法，可改善热塑性树脂/木材复合板材的提高热塑性树脂的表面极性和化学反应活性，同时降低木材表面极性亲水官能团含量，有效增强热塑性树脂和木材的界面相容性，实现对热塑性树脂/木材复合板材胶合界面的双向协同增强，提高热塑性树脂/木材复合板材的胶合强度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种双向协同的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，可有效提高热塑性树脂/木材单板复合板材的胶合界面强度，提高热塑性树脂/木材单板复合板材力学性能。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种双向协同的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，包括如下步骤：

4、(1)将木材单板表面喷淋偶联剂溶液，室温干燥后，放入烘箱加热处理，使单板表面形成疏水活性硅烷层；

5、(2)将热塑性树脂膜表面清洁干净后，浸入改性剂中，进行浸渍处理，将膜取出，用清水冲洗干净并常温晾干，使热塑性树脂膜表面形成活性黏附层；

6、(3)将步骤(1)改性的木材单板和步骤(2)改性的热塑性树脂膜进行组坯、板坯热压、冷压成型，实现木材单板和热塑性树脂膜间胶合界面的双向协同增强，得到热塑性树脂/木材复合板材。

7、步骤(1)中，所述木材单板的树种包括杨木、桉木、桦木、杉木和松木中的任意一种；所述木材单板的厚度为1-3mm。

8、所述偶联剂为kh-550、kh-560和kh-590硅烷偶联剂中的任意一种或两种以上的复配；在木材单板表面的两面均匀喷淋偶联剂溶液，木材单板的双面中，偶联剂喷淋质量为木材单板干重的0.5-5％。所述偶联剂溶液的质量浓度为1-5wt％；所述偶联剂溶液的溶剂为乙醇占比90-98vol％的乙醇水溶液。

9、所述烘箱加热处理温度为80-140℃，处理时间为30min-4h。

10、步骤(2)中，所述的热塑性树脂膜的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任意一种或两种以上；所述的热塑性树脂膜的厚度为0.03-0.12mm。所述改性剂为单宁酸和醇胺类化合物的水溶液，所述改性剂中单宁酸浓度为1-8g/l，所述改性剂中醇胺类化合物浓度为1-10vol％，浸渍处理时间为6-24h。醇胺类化合物包括但不限于乙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺和甲基二乙醇胺等。

11、步骤(3)中，将步骤(1)改性的木材单板和步骤(2)改性的热塑性树脂膜进行组坯形成的板坯制备热塑性树脂/木材复合板材的工艺为：热压温度为120℃-180℃，热压压力为0.3-2.0mpa，优选为0.8-1.2mpa，热压时间为45-90s/mm，冷压压力为0.3-2.0mpa，优选为0.5-1.5mpa，冷压时间为4-8min。

12、步骤(3)中，改性的木材单板和改性的热塑性树脂膜进行组坯时，两层单板间铺装热塑性树脂膜。改性的木材单板的数量为3-11层，在相邻的两层单板之间设置热塑性树脂膜层，与热塑性树脂膜层接触的木材单板的表面具有疏水活性硅烷层。

13、一种由上述方法制备的胶合界面双向协同增强的热塑性树脂/木材复合板材，包括至少两块层叠复合的木材单板，和位于相邻所述单板之间用于粘结的胶合层；所述胶合层为热塑性树脂膜；木材单板表面的疏水活性硅烷层和热塑性树脂膜表面活性黏附层形成化学交联，从而实现木材单板和热塑性树脂膜间胶合界面的双向协同增强。

14、本发明利用改性剂对热塑性树脂膜进行改性处理，同时利用偶联剂为木材单板进行偶联增容，随后将改性的热塑性树脂薄膜和木材单板经过组坯、热压、冷压定型等工艺步骤，通过对改性工艺、热压工艺的调控，制造了胶合界面显著增强、无醛释放的热塑性树脂/木材复合板材。本发明有效提高了热塑性树脂与木材的界面相容性，为热塑性树脂/木材复合板材的胶合界面增强提供了环保、有效的解决方案。

技术特征：

1.一种热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：所述偶联剂为kh-550、kh-560和kh-590硅烷偶联剂中的任意一种或两种以上。

3.根据权利要求2所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：在木材单板表面的两面均匀喷淋偶联剂溶液，偶联剂喷淋质量为木材单板干重的0.5-5％；所述偶联剂溶液的质量浓度为1-5wt％；所述偶联剂溶液的溶剂为浓度为90-98vol％的乙醇。

4.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：所述烘箱加热处理温度为80-140℃，处理时间为30min-4h。

5.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：所述改性剂为单宁酸和醇胺类化合物的水溶液，所述改性剂中单宁酸浓度为1-8g/l，醇胺类化合物浓度为1-10vol％。

6.根据权利要求5所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：所述的醇胺类化合物包括乙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺和/或甲基二乙醇胺；浸渍处理时间为6-24h。

7.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：所述木材单板的树种为杨木、桉木、桦木、杉木和松木中的任意一种；所述木材单板的厚度为1-3mm；所述的热塑性树脂膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的任意一种或两种以上；所述的热塑性树脂膜的厚度为0.03-0.12mm。

8.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：制备热塑性树脂/木材复合板材的工艺为：热压温度为120℃-180℃，热压压力为0.3-2.0mpa，热压时间为45-90s/mm，冷压压力为0.3-2.0mpa，冷压时间为4-8min。

9.根据权利要求1所述的热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，其特征在于：组坯时，改性的木材单板的数量为3-11层，在相邻的两层单板之间设置热塑性树脂膜层，与热塑性树脂膜层接触的木材单板的表面具有疏水活性硅烷层。

10.一种胶合界面双向协同增强的热塑性树脂/木材复合板材，其特征在于：采用权利要求1-9中任一项所述的方法制备，包括至少两块层叠复合的木材单板，和位于相邻所述单板之间用于粘结的胶合层，所述胶合层为热塑性树脂膜；木材单板表面的疏水活性硅烷层和热塑性树脂膜表面活性黏附层形成化学交联，从而实现木材单板和热塑性树脂膜间胶合界面的双向协同增强。

技术总结本发明涉及一种热塑性树脂与木材单板复合板材胶合界面增强方法，属于热塑性树脂/木材复合板材制造技术领域。将木材单板表面喷淋偶联剂溶液，室温干燥后，放入烘箱加热处理，使单板表面形成疏水活性硅烷层；将热塑性树脂膜表面清洁干净后，浸入改性剂中，进行浸渍处理，将膜取出，用清水冲洗干净并常温晾干，使热塑性树脂膜表面形成活性黏附层；将改性的木材单板和改性的热塑性树脂膜进行组坯、板坯热压、冷压成型，实现木材单板和热塑性树脂膜间胶合界面的双向协同增强，得到热塑性树脂/木材复合板材。本发明有效提高了热塑性树脂与木材的界面相容性，为热塑性树脂/木材复合板材的胶合界面增强提供了环保、有效的解决方案。技术研发人员：陈雪琦,常亮,任一萍,罗晓西受保护的技术使用者：中国林业科学研究院木材工业研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29