稻草中密度纤维板用改性脲醛树脂的研究
稻草纤维复合缓冲材料成型工艺研究
陈利科等
稻草纤维复合缓冲材料成型工艺 研究
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图 4 成型 压力 p 1 与
和 C 的关系 图6 不同成型温度 T 1 条件 下的 C - 曲线 Fig . 6 Plot of hioning coefficient ( C ) vs. compressiv e stress ( ) of material molded at various mo lding temperatures( T 1 )
结果与分析
材料成 型分 2 次加 压、 加热 成型 , 第 1 次 加压
( p 1 ) 成型主要是使纤维与胶粘剂有较好的接触粘合, 并形成良好的发泡, 再降低压力 ( p 2 ) , 使材料中的孔 隙膨胀扩大, 降低材料的密度 , 并进一步使粘合剂固 化成型, 因此第 1 次加压成型是成型工艺的关键。 称取 100 g 表面处理后的混合纤维, 并加入聚乙 烯醇、 脲醛树脂、 淀粉 ( 质量比为 70 18 10) 128 g 图 2- 4 表明, 随着第 1 段压力的增加, 材料的抗 压强度增加 , 静态缓冲系也下降 , 缓冲性能增加。这 及 EP S 15 g, 按图 1 工艺流程进行成型, 测定不同成 型压力条件下所制备材料的力学性能和缓冲性能。
陈利科等
稻草纤维复合缓冲材料成型工艺 研究
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稻草纤维复合缓冲材料成型工艺研究
陈利科 , 张钦发 , 雷张峰 , 王艳辉 , 董信良
限公司 , 深圳 518057) 摘要 : 以稻草纤维为主要原料 , 采用稻草粒 ( 粗) 与细稻草纤维相混合 , 以聚乙烯醇 、 脲醛 、 淀粉为粘合剂 , 采用 2 段加压加热成型工艺 , 研究了成型工艺条件对稻草纤维材 料性能的 影响 。 研究表明 , 第 1 段 成型压力 、 温 度和 时间对材料的性能有较大的影响 ; 提高成型压力 、 温度和 时间虽然 可以提高材 料的强度 , 但会降 低材料的 缓冲 性能 , 而压力和时间不足也会降低材料的强度 ; 较适宜的 成型压力为 40~ 50 kPa, 温度为 150~ 175 间为 6~ 10 min 。 关键词 : 稻草 ; 包装材料 ; 成型工艺 中图分类号 : T B484. 6; T B485. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 - 3563( 2011) 21 - 0011 -04 , 成型时
三聚氰胺改性脲醛
三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂研究进展1 前言脲醛树脂于1844年合成成功[1],1931年首次在市场销售。
此后由于原料充足、价格低廉而被广泛应用于木材加工行业中。
现在,脲醛树脂在木材加工、造纸、油漆等行业,是用量最大的一种胶粘剂,约占70%多[2]。
2000年全世界ＵＦ胶年用量超过250万ｔ,国内用量为40.8万ｔ左右。
但是,脲醛树脂耐水性差,固化后胶层脆性大、耐老化性能差、贮存期短、游离甲醛含量高,因此,限制了其使用范围。
多年以来人们采用各种方法对其进行改性,用三聚氰胺改性就是其中之一。
目前,世界发达国家已将三聚氰胺改性脲醛树脂广泛用于各类人造板生产,并且根据生产板种的性能要求(主要是防水性)灵活地调整三聚氰胺的用量使产品形成系列。
日本的各类胶合板、中密度纤维板(ＭＤＦ)生产用的都是三聚氰胺改性脲醛树脂胶,既解决了防水与防潮要求,又实现了降低游离甲醛释放量的目的。
另外,法国、德国及北欧各国也已广泛使用这类胶粘剂。
我国近年来人造板品种在不断增加,如防潮型人造板和准耐水级人造板等,无论用普通脲醛胶,还是用酚醛胶都不能满足产品性能及环保要求,因此,发展三聚氰胺改性脲醛胶是很有现实意义的。
2 三聚氰胺改性脲醛树脂概述我们知道,固化后的脲醛树脂结构还存在着如羟基、氨基、亚氨基、羰基等亲水基团。
用三聚氨胺改性脲醛树脂目的是针对脲醛树脂存在耐水性差、游离甲醛含量高的原因,用一定量的三聚氰胺进行改性,以提高脲醛树脂的耐水性、尺寸稳定性、耐龟裂性、耐磨性并降低游离甲醛的含量。
生产实践证明了用三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂是提高其性能的有效方法。
早在1944年,ＭｃＨａｌｅ就用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐水性。
1947年,Ｄｅｌｍｏｎｔｅ用三聚氰胺来提高脲醛树脂的耐沸水性能,结果如图1所示。
1965年Ｈｏｕｗｉｎｋ和Ｓａｌｏｍｏｎ将脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺树脂胶粘剂、三聚氰胺尿素甲醛共缩合树脂胶粘剂的耐沸水能力进行比较,结果如图2。
中密度纤维板热压工艺分析的研究
中密度纤维板热压工艺分析的研究作者：黄祖青来源：《科技创新导报》 2014年第35期黄祖青（沪千森工科技股份有限公司浙江杭州 310000）摘要：中密度纤维板的广泛应用，对满足人民生活需要、节约森林木材资源等方面起到了巨大作用。
介绍了中密度纤维板热压成型工艺的基本原理，采用试验研究的方法，研究了传统的热压成型工艺技术，对传统热压工艺存在的问题进行了分析，也即采用什么方法来保证成型厚度和保压压力的设置值设置为多少合适，并相应的提出了改进措施。
关键词：中密度纤维板热压工艺过程控制控制系统中图分类号：TS653 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12（b）-0030-02中密度纤维板，简称中纤板（MDF），是目前为止国内外应用和生产最为广泛的一种复合板材,这种板材极大地满足了人民生产生活的基本需求，同时对节约森林木材资源也起到了非常大的推动作用。
如今，随着我们社会的飞速发展，这种中密度纤维板的生产工艺不断得到了更新、修改以及更加深层次的发展，随之而来的是企业生产工艺、生产技术装备的逐步升级。
中密度纤维板热压成型工艺是一种通过对处于蓬松状的纤维板坯不断地施加压力，逐步密实化，并且通过对其温度的提升使得板坯内的胶粘剂逐步开始固化，最终在纤维与纤维之间逐步形成很多个的胶结点，最终形成实用板材。
这种中密度纤维板材具有一定平均密度、剖面密度分布、一定厚度以及相应物理性能、力学性能。
1 中密度纤维板热压成型工艺的原理到目前为止，很多国外生产的、几乎所有国产的间歇式平压法热压机及其热压工艺，其根据的热压工艺理论基本都是：通过热量和压力的不断作用下，使得被不断重新组合而成的木质材料与胶粘剂之间一步一步地紧密混合结合，并且通过对其温度的提升，使得板坯内的胶粘剂慢慢开始固化，最终在纤维与纤维之间形成很多个的胶结点，从而对这些木质材料进行重新组合，形成具有一定平均密度、剖面密度分布、一定厚度以及相应物理性能、力学性能的板材。
中密度纤维板生产工艺知识
份。
制备工艺：将固体石蜡、合成脂肪酸和水加入乳 化锅中，向乳化锅的夹层内通蒸汽，使石蜡完全熔化 ，这时温度一般为70℃。开动慢速搅拌器搅拌（转速 为58r/min)。且继续通蒸汽缓慢升温，待温度升至 90℃时，停止慢速搅拌，同时开动快速搅拌器搅拌（ 转速约为2800r/min）。经过2.5～3.0 min后，各种 材料基本上混合均匀，这时可将氨水徐徐加入锅内， 并继续快速搅拌3～5min。然后停止快速搅拌器，开 动慢速搅拌器，同时向夹套内通入冷水，并往蒸汽盘 管内通入压缩空气冷却。待乳液温度降至70℃时，即 可停止冷却和搅拌，将乳液打入贮存罐中备用。石蜡 乳液的质量指标如下：pH为7.0～8.5，比重（20℃ ）为0.94～0.96，颗粒度（显微镜下观测）为≤1μ者 占90%以上，贮存2天不分层，不凝聚。其质量分数 可根据需要进行调节，一般为20%～40%。
第二种方法是原料阻燃处理。是直接对木片、纤 维进行阻燃处理。可用阻燃药剂浸渍木片，也可以将 药剂直接喷撒在纤维表面上。在施加胶黏剂的同时， 将阻燃剂加到纤维中去，是简单方便、成本低的一种 阻燃处理办法。但在先施胶后干燥的中密度纤维板生 产方案中，应注意阻燃剂的选用。因有的无机盐类阻 燃剂，在纤维高温干燥时分解，将使纤维的pH降低， 容易引起部分胶黏剂提前固化，或纤维组分严重降解
化速度。脲醛树脂胶调制时所使用的固化剂有：某些弱酸和强
酸盐类，目前，中密度纤维板生产过程中均采取热压工艺，多
数厂家都以氯化铵为固化剂，或以氯化铵为主体材料配制固化
剂。
向脲醛树脂中加入氯化铵后，在水和热的作用下，氯化铵
将发生水解和热解反应而形成游离酸；氯化铵还与树脂中的游
离甲醛反应生成游离酸。游离酸的产生，能使树脂的pH下降到
脲醛树脂胶黏剂的现状及改性研究
脲醛树脂胶黏剂的现状及改性研究( 南京工程学院材料工程学院材料071 费云锋 205070119 ）摘要：本文论述了脲醛树脂胶黏剂的现状，综述了脲醛树脂加工中，通过降低甲醛与尿素的物质的量比、改进合成工艺、添加改性粒子等几种方法，降低游离甲醛毒性，并对脲醛树脂加工改性方面存在的问题进行了总结和展望。
关键词：脲醛树脂；游离甲醛；环保；淀粉；纳米SiO2一．引言脲醛树脂（UF树脂）具有胶合强度高、耐水、耐热、耐腐蚀性、固化快、固化胶层无色、制做简单、操作性能好、性能优良成本低廉、原料来源丰富等一系列特点，成为我国人造板生产的主要胶种，并在材料黏结、竹木加工、纸张黏结、钢化涂料、多彩花纹涂料等行业中广泛应用，是市场上需求量最大的胶黏剂之一[1.2]。
二．脲醛树脂的现状脲醛树脂是尿素与甲醛在催化剂（碱性或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期树脂[3]。
1844 年由B.Toiiens 首次合成，直到1896 年在C.Goldschmidt 等研究后首次使用，1929 年英国首先在工业化中应用。
我国脲醛树脂胶黏剂于1957年开始工业化生产，1962 年成为胶合板生产的主要胶黏剂，基本上取代血胶和豆胶。
目前，由于其制造简单、使用方便、成本低廉、性能优良，已成为我国人造板生产的主要胶种，也是世界各国木材工业，尤其是人造板材的主要胶种。
据报道，日本80%的胶合板，几乎100%的刨花板，德国75%的刨花板，英国几乎100%的刨花板和我国人造板的80%以上都使用脲醛树脂胶黏剂[4、5]。
不过，脲醛树脂胶粘剂也存在一些缺点，如游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆性大、耐老化性能差等，因而限制了其使用范围。
特别是游离甲醛的存在，在很大程度上限制了其使用。
三．降低脲醛树脂毒性的研究3.1 控制甲醛与尿素理的摩尔比一般来说，甲醛与尿素的摩尔比越高，树脂中游离甲醛含量就越高，产品的毒性就越大。
脲醛胶浅述
脲醛胶黏剂浅述摘要本文介绍了常见甲醛系脲醛胶黏剂的基本发展状况、特点、应用、反应机理及影响因素、改性、游离醛的产生及减少的办法等。
关键字脲醛树脂反应原理游离醛改性1 概述尿素与甲醛反应得到的聚合物，称为脲醛树脂(ureaformaldehyderesins)，英文缩写UF。
由于脲醛树脂胶粘剂具有制造工艺简单、原料丰富、成本低廉、初始黏度大、粘接强度高、无色透明、不污染木材等优点，故广泛应用于木器加工、胶合板、刨花板、中密度纤维板、人造板材的生产及室内装修等行业，是目前黏合剂中产量最大的品种。
不过，脲醛树脂胶粘剂也存在一些缺点，如游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆性大、耐老化性能差等，因而限制了其使用范围。
特别是游离甲醛的存在，在很大程度上限制了其使用。
但是与其他用于人造板生产的胶粘剂相比，脲醛树脂胶粘剂具有较高的性价比优势，所以20世纪50年代以来，发达国家如美国、德国、日本等开始用各种分析手段(主要是化学分析方法)对脲醛树脂反应机理和分子结构进行了大量的研究，以期能更好地解决脲醛树脂黏合剂甲醛释放所造成的污染问题。
目前，对脲醛树脂进行改性以提高其性能是研究中的一个重要方向。
2 反应机理及影响因素2.1 尿素与甲醛反应机理尿素和甲醛之间的反应非常复杂，这两类化合物，既可产生线性产物又可产生支链产物，同时在固化中变成三维的空间交联结构。
这是由于尿素的官能度为4，其分子中有4个可被取代的氢原子，而甲醛的官能度为2，反应中决定产物性能的最重要因素是：（1）尿素和甲醛的摩尔比；（2）反应介质的pH；（3）原料的质量；（4）反应温度；（5）反应时间。
这些因素将影响树脂分子量的增长速度。
尿素和甲醛之间的反应分成两个阶段，第一阶段：在中性或弱碱性介质中，首先进行加成反应，形成初期的中间体：单、双或三羟甲基脲（四羟甲基脲从未分离）同系物。
反应式如下：第二阶段：在加热或酸性介质中，羟甲基化合物分子间脱水缩聚形成可溶可熔的树脂，此树脂状产物在加热或酸性固化剂存在下即转变成不溶不熔的交联树脂反应式如下：2.2 影响脲醛树脂质量的因素（1）摩尔比摩尔比相同时,尿素分批加入量不同,使pH值反应阶段摩尔比不同,对树脂结构、性能同样有密切关系。
秸秆人造板
金黄的稻麦秸秆，经过粉碎后，用无毒的高强度黏合剂经机械压合等独特工艺，就能变成材质细腻、纹理清晰、色泽秀丽的优质代木板材。
南京林业大学的这项以稻草为原料制造人造板的科研成果引起了国际关注，不久前，埃及环境部部长委托他的资源顾问、国务秘书到中国寻求南京林业大学科研人员的科研支持。
埃及是农业国，稻子收割后，稻草处理成了一个大问题。
当地农民一直有把稻草放在屋顶上的习惯，但易引起火灾。
而稻草露天焚烧，不仅造成资源浪费也严重污染环境。
如何处理稻草问题成为困扰埃及各级政府的难题。
稻草处理是世界性的难题，我国也同样面临这个问题。
能否把生物质能转化为建筑材料，进行循环利用？南京林业大学农作物秸秆利用中心负责人周定国教授早就注意到这个项目。
他发现此项研究必须攻克三大技术难关。
首先，稻草中的二氧化硅和蜡质含量较高，脲醛树脂胶难以润湿稻草的表面，造成其胶合难度大；其次，初期产品吸水厚度大，尺寸稳定性差；第三，稻草中游离甲醛的释放问题。
国际上尽管研究者众多，但一直没有成熟的使用常规脲醛树脂胶制造稻草中密度纤维板的技术，更谈不上工业化生产。
经过7年的努力，周定国带领课题组从小试、中试到工业化生产，终于突破了技术难关。
目前他们已拥有制造稻草人造板的独特专利技术，并实现了产业化。
他们研制的稻草人造板与传统木材为原料生产的人造板相比，最大优点就是不含甲醛。
经权威部门检测，南京林业大学的稻草人造板技术达到了甲醛零排放的最高环保标准。
该项技术不仅填补了我国秸秆人造板的空白，而且被列入国家“863”重点高科技发展计划。
据悉，该项技术与同规模的木材人造板项目相比，投资少，能耗低。
目前，该校与企业合作，分别在湖北省和江苏省建成了年产5万立方米的稻草人造板生产线各一条。
周定国告诉记者，我国每年有6亿到7亿吨稻草，包括棉花秆、玉米秆等秸秆农作物，即使开发利用5％用于人造板，就可以节省2500万立方米木材。
最近，南京林业大学的稻草生产人造板产品已成为奥运建筑工程、国家重点工程推荐用材，国内很多单位提出要合作建厂，目前正在考虑技术入股。
稻草原料酸碱性及稻草中密度纤维板的性能
磨分离纤维的工艺过程， 使秸秆原料由弱碱性转变为 弱酸性， 并较大幅度的降低了 秸秆原料的缓冲容量， 从 而有利于改善秸秆原料对脉醛树脂的固化特性。这与 Ｓ ｖ ＬＳ对麦草秸秆和麦草纤维的研究结论一 ｔ ｅ ． ｅ ｎ 致［ ５ １
表 １ 秸秆原料与木材的ｐ Ｈ值比较
共 木材的 ｐ Ｈ值和缓冲容量引自 参考文献［］ ３；
筛网 日数
， 麦 ， 草桔秆与 纤 麦草 维的ｐ Ｈ值和 容量数 测， 缓冲 据自 试样准备与 测
试条件同甩草枯秆
圈 １ 相草纤维的筛分值
２ 结果与讨论
２１ 稻草原料的ｐ ． Ｈ值和缓冲容量 大量的研究与生产实践证明， 人造板生产中， 木材 原料的ｐ Ｈ值和缓冲容量是影响脉醛树脂胶合质量的 重要因素之一冈。脉醛树脂凝胶时间随着木材原料 的ｐ Ｈ值的增加而增加， 而随着缓冲容量的减小而延 长 同理， 用于制造人造板的稻草或麦草原料的 ｐ Ｈ 值和缓冲容量， 必然对眠醛树指的固化特性具有相同
ｒｅ ｗ Ｆ ｈ ， ｐｃ ｌ ｉｗ ｔ － ｏｆ ｐｒ ． ｉ ｓａ Ｍ ｗｔ Ｕ ｅ ｅａｙ ａ ｒ ｒ ｐ ｅ ｙ ｃ ｔ ｒ Ｄ ｉ Ｆ ｓ ｉｌ ｎ ｅｐ ｏ ｒ ｔ ｏ Ｋｙ ｏ ｓ － ｌ Ｂ ｆｒ ｇ ａｔ ｉ－ｒ ＭＤ Ｏ ｒ ｉ ｏ ｉｃ ｎｔａｈｓｅ ｅ ｒ ｐ ｖ ｕ ｕ ｅｎ ｃ ｃｙ ｃ ｓａ ｗ ｄ Ｈ ａ ｅ ｆｉ ａ ｉ Ｒ ｅ ｔ ｗ Ｆ Ｆ ｎ ｌｓ ｙ ａ ｄｅｖ ｐ ｅ Ｐ ｙｏ ａ ｅ ｉ ｓ 我国属于世界上贫林国家， 但却拥有丰富的农作 物秸秆资源， 因此木材工业的研究与生产部门对开发 农作物秸秆人造板， 以缓解我国将长期面临的木材供 需矛盾寄予厚望。稻草与 麦草占农作物秸秆资源的比 重最大， 其开发利用前景极为广阔。陆仁书教授等人 早 １８ 年就对稻草碎料板的生产工艺及性能进行 在 ９６ 了 探索， 结果发现， 传统的服醛树脂胶粘剂不宜直接用 值和缓冲容量， 并在实验室条件下分别使用脉醛树脂 胶和异氰酸醋胶试制了稻草中密度纤维板， 测试了样 品的性能， 以期丰富稻草中密度纤维板生产工艺的基 础性研究， 促进以稻草和麦草为主体的农作物秸秆人