防腐胶合板制作工艺和性能研究

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以木材为原料的胶合板易受虫菌侵害而腐朽,使胶合板的使用受到限制,经过防腐处理的胶合板,可有效解决上述问题,达到防腐,防虫,防霉的效果,延长胶合板的使用期限。但是经过防腐处理,会降低胶黏剂在木材表面的润湿性,防腐剂的某些成分会与胶黏剂相互作用,导致胶合强度下降,影响最终制品的性能。因此,生产企业急需防腐胶合板的生产技术。本文较系统地研究了马尾松和杨木防腐胶合板的制作工艺,为实际生产和开发新产品提供参考依据。本文用氨溶烷基胺铜(ACQ)、硼酸盐与不同助剂复配作防腐剂,采用浸渍法对单板进行防腐处理,分别以酚醛胶(PF)和脲醛胶(UF)为胶黏剂,压制防腐胶合板,通过单因素和响应面试验,得出防腐胶合板的最佳制作工艺参数。利用差示扫描量热仪(DSC)和JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪分析防腐剂对防腐胶合板胶合性能的影响;用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分析防腐剂、胶粘剂、木材间的作用机理。并对优选出的最佳工艺条件制得的防腐胶合板进行室内耐腐性能检测。得到如下结论:(1)采用单因素法对酚醛胶ACQ防腐胶合板、脲醛胶ACQ防腐胶合板和脲醛胶硼酸杨木防腐胶合板的制作工艺进行研究,结果表明,酚醛胶ACQ防腐胶合板的最佳制作工艺参数:ACQ有效质量浓度2%,单板浸渍时间1.5h,马尾松单板干燥条件80℃,6h,杨木单板干燥条件60℃,8h。在此工艺条件下,制得的马尾松和杨木防腐胶合板平均载药量分别为7.80kg/m~3和9.10kg/m~3,平均胶合强度分别为1.42MPa和1.54MPa,平均铜流失率分别为0.7%和0.5%。脲醛胶ACQ防腐胶合板的最佳制作工艺参数:ACQ有效质量浓度1%,马尾松单板浸渍时间2h,单板干燥条件30℃,12h;杨木单板浸渍时间1.5h,单板干燥条件60℃,4h,在此工艺条件下,制作的马尾松和杨木防腐胶合板平均载药量分别为4.21kg/m~3和4.53kg/m~3,平均胶合强度分别为1.15MPa和1.28MPa。脲醛胶硼酸杨木防腐胶合板的最佳制作工艺参数:硼酸防腐液质量浓度2%,单板浸渍时间1.5h,单板干燥条件70℃,4h。在此工艺条件下,制得的防腐胶合板,平均载药量为4.96kg/m~3,平均胶合强度1.33MPa。(2)为了便于研究,采用响应面法优化防腐胶合板制作工艺,单板浸渍时间均为2h。采用响应面法对酚醛胶乙二醛/丙三醇与硼酸复配马尾松防腐胶合板、酚醛胶乙二醛/丙三醇与硼砂复配杨木防腐胶合板和脲醛胶硼酸与丙三醇复配马尾松防腐胶合板的制作工艺进行研究,结果表明,酚醛胶乙二醛/丙三醇与硼酸复配马尾松防腐胶合板胶合强度和硼保持率均较高的最佳制作工艺参数:防腐液中乙二醛的质量浓度2.00%、单板干燥温度70℃、单板干燥时间5h。在此优化工艺条件下实际测得的防腐胶合板平均胶合强度为1.42MPa,平均硼保持率为45.52%。酚醛胶乙二醛/丙三醇与硼砂复配杨木防腐胶合板胶合强度和硼保持率均较高的最佳制作工艺参数:防腐液中乙二醛的质量浓度3.00%、单板干燥温度70℃、单板干燥时间5h。在此优化工艺条件下实际测得的防腐胶合板平均胶合强度为1.46MPa,平均硼保持率为49.38%。脲醛胶硼酸与丙三醇复配马尾松脲醛胶防腐胶合板的最佳制作工艺参数:防腐液中丙三醇的质量浓度1.91%、单板干燥温度75℃、单板干燥时间4h,在此优化工艺条件下实际测得的防腐胶合板胶合强度为1.39MPa。(3)FTIR分析表明:纤维素和半纤维素是ACQ在胶合板中固着的主要场所,但是也有少量的木质素参与固着反应;在低温下ACQ在胶合板中固着缓慢,因此阻止了ACQ与马尾松抽出物的某些成分反应,从而减小了ACQ对脲醛胶马尾松胶合板胶合强度的影响;乙二醛/丙三醇与硼砂或硼酸复配确实与木材发生了化学反应,因此减弱了硼酸盐对酚醛胶固化的不良影响,从而减小了复合防腐剂对酚醛胶防腐胶合板胶合强度的影响,同时提高了硼在木材中的固着率;硼酸与丙三醇混合后反应生成了硼酸酯,硼酸酯对木材结构和脲醛胶固化影响较小,因此硼酸与丙三醇复配防腐剂对脲醛胶马尾松防腐胶合板胶合强度不会造成不良的影响;硼酸未与杨木发生化学反应,不会改变杨木木材结构,这是硼酸对脲醛胶杨木防腐胶合板胶合性能影响较小的原因之一。(4)接触角和DSC分析表明马尾松和杨木单板经本研究优选出的防腐剂处理,对防腐胶合板的胶合固化影响很小。(5)经本研究优选出的最佳工艺条件制得的防腐胶合板室内耐腐试验的质量损失率均小于10%,可以达到强耐腐等级。
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