一种耐磨复合实木板及其加工方法与流程

本发明涉及实木板加工，具体为一种耐磨复合实木板及其加工方法。

背景技术：

1、实木板就是采用完整的木材制成的木板材，实木板利用木材加工下脚料、农作物秸秆、谷壳、花生壳等材料生产的胶合板、压模板等，具有坚固耐用、纹路自然、特有的芳香等，有益于人体健康，不造成环境污染，是制作高档家具、装修房屋的优质板材，实木板是由木材制成的木板材，复合实木板由三层实木板压制而成，克服了天然木材各向异性易变形的缺点，广泛应用在建筑门窗、楼梯板、墙体等领域。

2、但实木板主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中含有丰富的羟基，且含有毛细管多孔结构，孔隙率高，容易吸收水分，导致产生霉变；膨胀珍珠岩材料作为保温材料，具有质轻、抗老化、耐腐蚀性能，添加到胶黏剂中，用于胶合实木板，使得实木板具有较好保温效果，但膨胀珍珠岩强度低、抗冲击能力差，且膨胀珍珠岩制品作为无机多孔材料易吸水，导致复合板易吸水霉变。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨复合实木板及其加工方法：镍源和柠檬酸吸附到膨胀珍珠岩中，再经高温煅烧，在膨胀珍珠岩孔隙形成纳米氧化镍，细化膨胀珍珠岩孔隙，提高膨胀珍珠岩的孔隙率，且纳米氧化镍作为膨胀珍珠岩骨架，提高了膨胀珍珠岩的抗冲击性能；金刚烷衍生物改性负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩后，再与纤维素纳米纤维和6-丙烯酰胺基-β-环糊精混合，形成柔性气凝胶，增强实木板的柔韧性，避免实木板硬度较大导致易断裂，且金刚烷衍生物改性负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩，具有优异的疏水性能，避免膨胀珍珠岩易吸水导致实木板发生霉变；磷酸改性剂表面处理木质素纤维，再沉积耐磨填料，进而提供实木板的阻燃性能；磷酸化处理的木质素纤维表面含有大量的含氧官能团和孔隙结构，使得耐磨填料填充至木质素纤维表面和孔隙中，封堵纤维孔隙，降低吸水率，避免实木板表面易吸水导致实木板霉变；丝素蛋白包覆负载耐磨填料木质素纤维作为壁材，香草酚(香草酚为麝香草酚)作为芯材，形成核壳微胶囊，提高了香草酚在涂料中的稳定性，且形成的微胶囊壁材含有丝素蛋白与涂料树脂基体具有较好的相容性，使得微胶囊能够均匀分散在有机涂料基体中。

2、本发明要解决的技术问题：实木板主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中含有丰富的羟基，且含有毛细管多孔结构，孔隙率高，容易吸收水分，导致产生霉变；膨胀珍珠岩材料作为保温材料，具有质轻、抗老化、耐腐蚀性能，添加到胶黏剂中，用于胶合实木板，使得实木板具有较好保温效果，但膨胀珍珠岩强度低、抗冲击能力差，且膨胀珍珠岩制品作为无机多孔材料易吸水，导致复合板易吸水霉变。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种耐磨复合实木板的加工方法，包括以下步骤：

5、s1.三层实木层通过改性胶黏剂黏结，经热压机压制，得到改性实木基材层；将实木面板表层、改性实木基材层、实木背板平衡层通过改性胶黏剂黏结，置于压合机中，自上而下进行压制，得到复合实木板。

6、进一步的，热压机压力为12-18mpa，温度为80-120℃。

7、进一步优选的，热压机压力为15mpa，温度为100℃。

8、进一步的，压合机压力为14-30mpa，压制时间为2-5min。

9、进一步优选的，压合机压力为20mpa，压制时间为4min。

10、改性胶黏剂的制备过程为：将酚醛树脂加入去离子水中混合均匀后，再加入复合气凝胶、增韧剂、搅拌均匀，得到改性胶黏剂。

11、进一步的，增韧剂选自乙酸双硬脂酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯醚酮中的一种。

12、进一步优选的，增韧剂选自乙酸双硬脂酰胺、聚乙烯醇缩丁醛中的一种。

13、进一步优选的，增韧剂选自聚乙烯醇缩丁醛。

14、进一步的，复合气凝胶由金刚烷衍生物改性负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩后，再与纤维素纳米纤维和6-丙烯酰胺基-β-环糊精混合，经冷冻干燥制得。

15、进一步的，纤维素纳米纤维直径为10-20nm，长度为2-5μm。

16、进一步优选的，纤维素纳米纤维直径为10-15nm，长度为2-4μm。

17、进一步优选的，纤维素纳米纤维直径为12nm，长度为3μm。

18、进一步的，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩粒径为1-2mm，孔径为50-100nm。

19、进一步优选的，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩粒径为1-1.5mm，孔径为50-90nm。

20、进一步优选的，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩粒径为1.3mm，孔径为70nm。

21、进一步的，复合气凝胶具体由以下步骤制得：

22、a1.将金刚烷衍生物和n,n-二环己基碳二亚胺加入到二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，加入负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩，升温至30℃，搅拌反应24h，经过滤，去离子水洗涤3次，在70℃烘箱中干燥10min，得到固体。

23、其中，在有机溶剂二甲基甲酰胺中，加入催化剂n,n-二环己基碳二亚胺，使得金刚烷衍生物中的羧基能够与负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩表面的含氧官能团通过化学键结合，使得金刚烷衍生物接枝在负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩表面，金刚烷衍生物含有的金刚烷疏水基团，具有优异的疏水性能，避免膨胀珍珠岩易吸水导致实木板发生霉变。

24、进一步的，金刚烷衍生物、n,n-二环己基碳二亚胺、二甲基甲酰胺、负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩用量比为(7-7.4)g:(1.2-1.6)g:(180-220)ml:(4-5)g。

25、a2.将2-丙烯酸羟乙酯、纤维素纳米纤维和6-丙烯酰胺基-β-环糊精加入到去离子水中，搅拌均匀，加入固体和过硫酸铵，升温至50℃，搅拌反应3h，得到水凝胶，将水凝胶置于冷冻机中，在-12℃下进行冷冻干燥，得到复合气凝胶。

26、其中，固体表面含有的金刚烷衍生物能够与6-丙烯酰胺基-β-环糊精通过主客体分子识别封闭在环糊精的内腔中，形成主客体夹杂络合物，使得6-丙烯酰胺基-β-环糊精接枝在固体表面，在催化剂过硫酸铵的作用下，接枝在固体表面的6-丙烯酰胺基-β-环糊精与2-丙烯酸羟乙酯进行共聚，其形成的共聚物能够与纤维素纳米纤维表面的含氧官能团通过化学键结合，使得固体均匀分散在凝胶体系中，由于纤维素纳米纤维的存在，进而形成柔性复合气凝胶，涂覆在实木板表面，具有优异的韧性。

27、此外，形成的气凝胶具有多孔结构，具有优异的保温性能，增强实木板作为墙体隔板的保温性能。

28、进一步的，2-丙烯酸羟乙酯、纤维素纳米纤维、6-丙烯酰胺基-β-环糊精、固体、过硫酸铵用量比为(2-3)g:(0.3-0.7)g:(3-3.2)g:(1-1.4)g:(0.1-0.3)g。

29、进一步的，金刚烷衍生物由6-氨基己酸与1-金刚烷羧酸反应制得，具体包括以下步骤：将6-氨基己酸与金刚烷羧酸加入到去离子水中，搅拌均匀，加入质量分数为36％的盐酸，在70℃下搅拌反应30min，升温至110℃使得水分挥发，得到粉末，粉末经去离子水洗涤3次，在70℃烘箱中干燥10min，得到金刚烷衍生物。

30、其中，去离子水作为反应溶剂，在催化剂盐酸的作用下，使得6-氨基己酸的氨基与金刚烷羧酸的羧基发生反应，使得6-氨基己酸接枝在金刚烷羧酸分子上，得到金刚烷衍生物。

31、进一步的，6-氨基己酸、金刚烷羧酸、盐酸用量比为(2-3)g:(3-3.4)g:(0.1-0.3)ml。

32、进一步的，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩由镍源和柠檬酸吸附到膨胀珍珠岩中，再经高温煅烧制得。

33、进一步的，膨胀珍珠岩粒径为0.5-0.8mm，孔径为40-100μm。

34、进一步优选的，膨胀珍珠岩粒径为0.5-0.7mm，孔径为40-50μm。

35、进一步优选的，膨胀珍珠岩粒径为0.6mm，孔径为45μm。

36、进一步的，镍源选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍、草酸镍中的一种。

37、进一步优选的，源选自硝酸镍。

38、进一步的，高温煅烧温度为500-700℃，时间为5-8h。

39、进一步优选的，高温煅烧温度为500-650℃，时间为5-6h。

40、进一步优选的，高温煅烧温度为600℃，时间为5.5h。

41、进一步的，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩由以下步骤制得：

42、将镍前驱体硝酸镍和柠檬酸加入到去离子水中，搅拌至完全溶解，加入膨胀珍珠岩和质量分数为36％的氨水调节ph为8.5，升温至80℃，搅拌30min，置于100℃烘箱中干燥10min，再置于马沸炉中，在600℃下高温处理5.5h后，冷却至室温，得到负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩。

43、其中，镍前驱体与柠檬酸混合，吸附在膨胀珍珠岩的孔隙中，柠檬酸含有的羧基与镍离子络合，在膨胀珍珠岩孔隙中形成稳定的络合物，柠檬酸经水解反应，使得镍离子与氢氧根离子结合，实现在膨胀珍珠岩孔隙中形成氢氧化镍，在600下高温处理，氢氧化镍脱水，实现在膨胀珍珠岩孔隙中形成纳米氧化镍，细化膨胀珍珠岩空隙，提高膨胀珍珠岩的孔隙率，增强膨胀珍珠岩的保温性能，且形成纳米氧化镍具有较好的耐腐蚀性能，涂覆在实木板表面，提高了复合板的耐腐蚀性能。

44、进一步的，镍前驱体、柠檬酸、膨胀珍珠岩和氨水用量比(5-6)g:(5-5.6)g:(2-3)g:(0.3-0.7)ml。

45、s2.在复合实木板上层涂覆复合耐磨涂料，在下层涂覆防潮膜，得到耐磨复合实木板。

46、进一步的，防潮膜选自防潮聚氯乙烯膜、防潮聚乙烯膜中的一种。

47、复合耐磨涂料的制备过程为：将双酚a型环氧树脂、复合微胶囊、消泡剂、流平剂、固化剂和溶剂混合，搅拌，得到复合耐磨涂料。

48、进一步的，消泡剂为byk-071消泡剂；流平剂为byk-345流平剂。

49、进一步的，固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。

50、进一步优选的，固化剂为乙二胺、二乙烯三胺中的一种。

51、进一步优选的，固化剂为乙二胺。

52、进一步的，溶剂为二甲苯、甲苯、甲苯环己酮中的一种。

53、进一步优选的，溶剂为二甲苯、甲苯中的一种。

54、进一步优选的，溶剂为二甲苯。

55、进一步的，复合微胶囊由丝素蛋白包覆负载耐磨填料木质素纤维作为壁材，香草酚作为芯材制得。

56、进一步的，耐磨填料选自纳米氧化铝、纳米硅酸钙、纳米氧化锆、纳米碳酸钙、纳米碳化硅、纳米二氧化硅中的任意一种。

57、进一步优选的，耐磨填料选自纳米氧化铝、纳米碳酸钙、纳米碳化硅、纳米二氧化硅中的任意一种。

58、进一步的，耐磨填料粒径为20-50nm。

59、进一步优选的，耐磨填料粒径为20-30nm。

60、进一步优选的，耐磨填料粒径为25nm。

61、进一步的，复合微胶囊具体由以下步骤制得：

62、b1.将丝素蛋白加入到质量分数为90％的甲酸中，搅拌均匀，得到丝素蛋白溶液，加入负载耐磨填料木质素纤维，在45℃下搅拌30min，经过滤，经去离子水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥10min，得到改性木质素纤维。

63、其中，丝素蛋白溶解在甲酸中，形成丝素蛋白溶液，丝素蛋白能够与负载耐磨填料木质素纤维表面的含氧官能团通过化学键结合，实现丝素蛋白纤维包覆在纤维表面，丝素蛋白具有较好的相容性，使得木质素纤维能够均匀分散在有机涂料中，涂覆在实木板表面，赋予优异的耐磨性能。

64、进一步的，丝素蛋白、甲酸、负载耐磨填料木质素纤维用量比为(2-3)g:(25-35)ml:(0.3-0.7)g。

65、b2.将香草酚加入到50ml去离子水中，搅拌均匀，加入乳化剂聚氧乙烯醚，搅拌形成油水乳液，将改性木质素纤维加入到乙醇中，搅拌均匀，加入油水乳液，搅拌30min以形成凝胶状，经过滤，去离子水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥10min，得到复合微胶囊。

66、其中，香草酚分散在去离子水中，在乳化剂聚氧乙烯醚作用下，形成油水乳液作为芯材，改性木质素纤维作为囊材，形成改性木质素纤维包覆香草酚的复合微胶囊，提高了香草酚在涂料中的稳定性，且形成的微胶囊壁材含有丝素蛋白与涂料树脂基体具有较好的相容性，使得微胶囊分散在涂料中。

67、此外，形成的复合微胶囊具有纳米尺寸效应，能够沉积在实木板的孔隙中，封堵孔隙，提高实木板的密度，增强机械强度，且增加涂料与实木板的结合力。

68、进一步的，香草酚、聚氧乙烯醚、改性木质素纤维用量比为(2.4-2.8)g:(0.3-0.7)g:(3.5-3.7)g。

69、进一步的，丝素蛋白溶液由以下步骤制得：将蚕丝加入到碳酸钠溶液中，在100℃下搅拌1h对蚕丝进行脱胶，取出，然后用去离子水洗涤5次以去除蚕丝中的丝胶，置于40℃烘箱中干燥10min后，溶解在氯化钙、乙醇和去离子水中，搅拌均匀，经透析取出氯化钙，过滤并冻干，得到丝素蛋白。

70、进一步的，蚕丝、碳酸钠溶液用量比为(0.1-0.3)g:(15-25)ml。

71、进一步的，负载耐磨填料木质素纤维由磷酸改性剂表面处理木质素纤维，再沉积耐磨填料制得。

72、进一步的，木质素纤维直径为50-100nm，长度为0.5-1mm。

73、进一步优选的，木质素纤维直径为50-80nm，长度为0.5-0.7mm。

74、进一步优选的，木质素纤维直径为60nm，长度为0.6mm。

75、进一步的，磷酸改性剂选自五氧化二磷、三氧化二磷中的一种。

76、进一步优选的，磷酸改性剂选自五氧化二磷。

77、进一步的，负载耐磨填料木质素纤维由以下步骤制得：

78、将木质素纤维和磷酸改性剂五氧化二磷加入到20ml四氢呋喃中，搅拌均匀，在70℃下搅拌反应10min，加入去离子水以除去不参与反应的磷酸改性剂，用去离子水洗涤3次，在80℃烘箱中干燥30min，得到磷酸化木质素纤维，将耐磨填料加入到30ml乙醇中，搅拌均匀，加入磷酸化木质素纤维，在50℃下搅拌30min，静置10min，升温至85℃使得有机溶剂挥发，得到负载耐磨填料木质素纤维。

79、其中，木质素纤维含有的羟基能够与磷酸改性剂五氧化二磷反应，实现在木质素纤维表面形成磷酸基团，在燃烧过程中，在木质素纤维表面的磷酸基团脱水形成含有磷的稳定炭层，提高了阻燃性能。

80、此外，磷酸化木质素纤维具有较大表面积和孔隙，能够沉积较多的耐磨填料，使得耐磨填料填充至木质素纤维表面和孔隙中，封堵纤维孔隙，降低吸水率，避免实木板表面易吸水导致实木板霉变力。

81、进一步的，木质素纤维、磷酸改性剂、耐磨填料用量比为(0.3-0.7)g:(0.2-0.4)g:(0.1-0.5)g。

82、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

83、(1)本发明技术方案中，膨胀珍珠岩孔隙中形成氢氧化镍，在600℃下高温处理，氢氧化镍脱水，实现在膨胀珍珠岩孔隙形成纳米氧化镍，细化膨胀珍珠岩孔隙，提高膨胀珍珠岩的孔隙率，增强膨胀珍珠岩的保温性能，且纳米氧化镍作为膨胀珍珠岩骨架，提高了膨胀珍珠岩的抗冲击性能，此外，形成纳米氧化镍具有较好的耐腐蚀性能，涂覆在实木板表面，提高了复合板的耐腐蚀性能；金刚烷衍生物能够与负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩反应，金刚烷衍生物含有的金刚烷疏水基团，具有优异的疏水性能，避免膨胀珍珠岩易吸水导致实木板发生霉变。

84、(2)本发明技术方案中，负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩添加到纤维素纳米纤维和6-丙烯酰胺基-β-环糊精混合物中，形成柔性气凝胶，增强实木板的柔韧性，避免实木板硬度较大导致易断裂，且负载纳米氧化镍膨胀珍珠岩表面金刚烷衍生物能够与6-丙烯酰胺基-β-环糊精通过主客体分子识别封闭在环糊精的内腔中，形成主客体夹杂络合物，使得膨胀珍珠岩均匀分散在气凝胶体系中，且形成主客体夹杂络合物作为交联位点，提高了气凝胶的交联密度，进而增强了柔性气凝胶的机械性能，此外，形成的气凝胶具有多孔结构，具有优异的保温性能，增强实木板作为墙体隔板的保温性能。

85、(3)本发明技术方案中，采用五氧化二磷表面改性木质素纤维，使得木质素纤维表面携带磷酸基团，在燃烧过程中，在木质素纤维表面的磷酸脱水形成了含有磷的稳定炭层，提高了阻燃性性能，进而提供实木板的阻燃性能；磷酸化处理的木质素纤维表面含有大量的含氧官能团和孔隙结构，使得耐磨填料填充至木质素纤维表面和孔隙中，封堵纤维孔隙，降低吸水率，避免实木板表面易吸水导致实木板霉变；丝素蛋白具有较好的相容性，使得木质素纤维能够均匀分散在有机涂料中，涂覆在实木板表面，赋予优异的耐磨性能。

86、(4)本发明技术方案中，香草酚作为抗菌活性，能够抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在实木板表面的生长，丝素蛋白包覆负载耐磨填料木质素纤维作为壁材，香草酚作为芯材，形成核壳微胶囊，提高了香草酚在涂料中的稳定性，且形成的微胶囊壁材含有丝素蛋白与涂料树脂基体具有较好的相容性，使得微胶囊能够均匀分散在有机涂料基体中，此外，形成的复合微胶囊具有纳米尺寸效应，能够沉积在实木板的孔隙中，封堵孔隙，提高实木板的密度，增强机械强度，且增加涂料与实木板的结合力。