本發(fā)明屬于人造板領(lǐng)域，具體涉及一種樓板用高強(qiáng)度環(huán)保竹木纖維板及其制備方法。
背景技術(shù)：
纖維板又名密度板，是以植物素纖維為原料，施加膠粘劑制成的人造板。制造過程中可以施加膠粘劑和添加劑。纖維板具有材質(zhì)均勻、縱橫強(qiáng)度差小、不易開裂等優(yōu)點(diǎn)，用途廣泛。發(fā)展纖維板生產(chǎn)是木材資源綜合利用的有效途徑。纖維板的結(jié)構(gòu)比天然木材均勻，高密度纖維板的強(qiáng)度很高，避免了腐朽、蟲蛀等問題，同時(shí)板材脹縮性小，便于加工。由于其表面平整，易于粘貼各種飾面，可以使制成的家具更加美觀，也可用于承重。
竹木纖維板是以竹纖維及其他材料混合制造的纖維板,從制造方法來分有干法纖維板和濕法纖維板,從密度來分有高密度、中密度和低密度纖維板。宋孝金等研究了用毛竹、綠竹、麻竹為原料制造中高密度纖維板的工藝，通過正交法優(yōu)選出了上述竹材制作竹或竹木質(zhì)中高密度纖維板的較佳工藝用該工藝生產(chǎn)出來的纖維板產(chǎn)品的理化性能達(dá)到或超過了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。施霖利用中小徑間伐竹部分替代木材生產(chǎn)強(qiáng)化木地板用高密度纖維板,實(shí)驗(yàn)室小試與生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明,在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝基本不變的情況下,竹片加入量占原料總量的30%～50%時(shí)，產(chǎn)品的各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)滿足歐洲強(qiáng)化木地板用高密度纖維板標(biāo)準(zhǔn)干條件下的要求。
目前，竹木纖維板大多采用的膠黏劑依舊為傳統(tǒng)的“三醛膠”，在環(huán)保性能上較差；竹木纖維板具有的良好的抗菌性、高韌性、高硬度的特點(diǎn)，適于作樓板用材，但是現(xiàn)有技術(shù)中提供的竹木纖維板的強(qiáng)度雖然偏高，仍達(dá)不到用作樓板的強(qiáng)度水平。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種采用科學(xué)改性大豆蛋白膠黏劑的，加入熱塑性塑料分子的樓板用高強(qiáng)度環(huán)保竹木纖維板材及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種樓板用高強(qiáng)度環(huán)保竹木纖維板材，包括竹木纖維板材本體和表面防火層，所述竹木纖維板材本體由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纖維200-300份、木纖維60-80份、熱塑性塑料分子60-80份、大豆蛋白膠黏劑32-46份、豆膠增強(qiáng)劑10-15份、豆膠修飾劑5-10份，所述竹木纖維板材本體使用疏水處理劑處理，所述疏水處理劑的固含量為5-8%。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，由以下按重量份配比的原料制成：天然竹纖維250-280份、木纖維70-78份、熱塑性塑料分子65-75份、大豆蛋白膠黏劑40份、豆膠增強(qiáng)劑13份、豆膠修飾劑8份，所述竹木纖維板材本體使用疏水處理劑處理，所述疏水處理劑的固含量為5%。
作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述樓板用高強(qiáng)度環(huán)保竹木纖維板材的密度為0.93-0.95g/cm3。
作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述天然竹纖維的制備方法，包括以下步驟：
（1）軟化：將毛竹桿濾水，表面除塵，放入蒸煮池進(jìn)行蒸煮，蒸煮時(shí)間為1h；
（2）削片：將軟化好毛竹桿置于削片機(jī)削成8-10cm的短竹段；
（3）高壓除雜：將短竹段放入高壓罐中煮片，壓力保持80kpa，時(shí)間為5h，煮片完成后，除去濾液，并清洗煮好的短竹段；
（4）熱磨：將洗凈的短竹段放入熱墨機(jī)進(jìn)行熱磨，得到濕天然竹纖維團(tuán)，
（5）干燥：將濕天然竹纖維團(tuán)自然干燥至含水率為18%，得到所述天然竹纖維。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述表面防火層采用鋁鎂材質(zhì)防火薄板。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述豆膠增強(qiáng)劑由以下按百分比配比的原料制成：十二烷基硫酸鈉60-80%和亞硫酸鈉20-40%。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述豆膠修飾劑由以下按百分比配比的原料制成：氫氧化鈉24-32%、氫氧化銨20-35%和鹽酸胍33-56%。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述疏水處理劑由以下按百分比配比的原料制成：烷基烯酮二聚體2-4%、植物納米纖維素3-4%和水92-95%。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鋁鎂材質(zhì)防火薄板的厚度為1-2cm。
一種樓板用高強(qiáng)度環(huán)保竹木纖維板材的制備方法，包括下述步驟：
（1）膠料的準(zhǔn)備：
①取適量固含量為30%的大豆蛋白膠黏劑，加入反應(yīng)釜，設(shè)置反應(yīng)條件為40-50℃，時(shí)間持續(xù)15-20min；
②再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠增強(qiáng)劑，設(shè)置反應(yīng)條件為75-85℃，時(shí)間持續(xù)10min后降溫至60℃；
③再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠修飾劑的水溶液，反應(yīng)溫度不變，時(shí)間持續(xù)13min；
④將反應(yīng)釜反應(yīng)溫度升至80℃，時(shí)間保持5min，自然冷卻30min后，再次升溫至80℃，保持10min后冷卻至室溫，即得改性后的大豆蛋白膠黏劑a；
（2）板材的制備：
①二次干燥：將適量的天然竹纖維、木纖維放入干燥機(jī)進(jìn)行快速干燥，溫度設(shè)置為180-220℃，時(shí)間為25min；
②混膠：取出干燥機(jī)中的天然竹纖維和木纖維，使用噴膠設(shè)備均勻混入步驟（1）所述的膠黏劑a；
③擠壓成型：將步驟②中混合均勻的物料放入雙螺桿擠出機(jī)，再混入顆粒狀的熱塑性塑料分子進(jìn)行均質(zhì)擠出，溫度控制為110℃，擠出的物料置于模具，預(yù)壓成板坯，再將板坯放入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，保證在20s內(nèi)將板坯壓至規(guī)定厚度，熱壓溫控制在180-200℃。
④疏水處理：將熱壓成型的板坯浸入疏水處理劑中，調(diào)整真空度為0.08mpa以下，溫度維持室溫，完成真空浸漬疏水處理；
⑤后期處理：將疏水處理后的板坯依次進(jìn)行干燥、冷卻除應(yīng)力、平衡含水率、裁邊以及砂光工序，得到竹木纖維板材本體；
⑥貼面：將表面防火層貼于竹木纖維板材本體表面，制得竹木纖維板材。
作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于，所述真空浸漬疏水時(shí)間為1h。
作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述疏水處理前，需要將熱壓成型的板坯干燥至含水率為1-3%。
綜上所述，本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益的技術(shù)效果：
（1）本發(fā)明采用大豆蛋白膠黏劑，環(huán)保性非常高，符合當(dāng)今板材發(fā)展的方向，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行改性，使用了豆膠增強(qiáng)劑和豆膠修飾劑，克服了大豆蛋白膠黏劑本身膠合強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，并使用疏水處理劑對(duì)整個(gè)板材進(jìn)行疏水改性，克服了大豆蛋白膠黏劑防水性差的缺點(diǎn)，故本發(fā)明提供的竹木纖維板材在不影響其他性能的情況下，具有很高的環(huán)保性能。
（2）本發(fā)明采用天然竹纖維、木纖維和熱塑性塑料分子作為主要原料制備而成，結(jié)合了竹纖維良好的抗菌性、韌性和高硬度，木纖維良好的內(nèi)結(jié)合力和剛度，熱塑性塑料分子的再利用性、材料增強(qiáng)性和疏水性，使得板材的強(qiáng)度很高，高于國家標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度完全達(dá)到用于樓板的水平程度。
（3）熱塑性塑料分子作為再生材料，具有良好的環(huán)境親和性，能夠使板材具有良好的防腐性，防潮性，防蟲性以及優(yōu)異的物理性能和尺寸穩(wěn)定性，提高了板材的承載強(qiáng)度，同時(shí)由于其特性，還能進(jìn)一步降低板材的比重，提高其抗沖擊強(qiáng)度，使得其用作樓板時(shí)，各項(xiàng)性能都優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中提供的材料。
（4）本發(fā)明使用烷基烯酮二聚體和植物納米纖維素對(duì)板材進(jìn)行疏水處理，配比科學(xué)，原理科學(xué)，使得板材具有很小的吸水厚度膨脹率，即其防水性能很好。
（5）本發(fā)明表面貼有防火層，有效防火阻燃，用于樓板用材，安全性高，實(shí)用性高。
（6）本發(fā)明提供的板材制備方法簡單，科學(xué)合理，操作方便。
（7）本發(fā)明采用的原料中，竹資源和熱塑性塑料分子，前者我國的資源豐富，后者為資源的回收再利用，都體現(xiàn)了良好的環(huán)境親和力，在木材資源日益匱乏的今天，具有良好的環(huán)境價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明和描述，需要說明的是，以下實(shí)施例均采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案制得，僅用于具體闡述本發(fā)明，而非作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例1
1）原料準(zhǔn)備：
取天然竹纖維200kg、木纖維80kg、熱塑性塑料分子60kg、大豆蛋白膠黏劑34kg、豆膠增強(qiáng)劑10kg、豆膠修飾劑10kg。
豆膠增強(qiáng)劑：二烷基硫酸鈉60%和亞硫酸鈉40%。
豆膠修飾劑：氫氧化鈉24%、氫氧化銨20%和鹽酸胍56%。
疏水處理劑：烷基烯酮二聚體2%、植物納米纖維素3%和水95%。
2）制備板材：
s1、膠料的準(zhǔn)備：
①取適量固含量為30%的大豆蛋白膠黏劑，加入反應(yīng)釜，設(shè)置反應(yīng)條件為40℃，時(shí)間持續(xù)20min；
②再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠增強(qiáng)劑，設(shè)置反應(yīng)條件為75℃，時(shí)間持續(xù)10min后降溫至60℃；
③再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠修飾劑的水溶液，反應(yīng)溫度不變，時(shí)間持續(xù)13min；
④將反應(yīng)釜反應(yīng)溫度升至80℃，時(shí)間保持5min，自然冷卻30min后，再次升溫至80℃，保持10min后冷卻至室溫，即得改性后的大豆蛋白膠黏劑a；
s2、板材的制備：
①二次干燥：將適量的天然竹纖維、木纖維放入干燥機(jī)進(jìn)行快速干燥，溫度設(shè)置為220℃，時(shí)間為25min；
②混膠：取出干燥機(jī)中的天然竹纖維和木纖維，使用噴膠設(shè)備均勻混入步驟（1）所述的膠黏劑a；
③擠壓成型：將步驟②中混合均勻的物料放入雙螺桿擠出機(jī)，再混入顆粒狀的熱塑性塑料分子進(jìn)行均質(zhì)擠出，溫度控制為110℃，擠出的物料置于模具，預(yù)壓成板坯，再將板坯放入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，保證在20s內(nèi)將板坯壓至規(guī)定厚度，熱壓溫控制在180℃。
④疏水處理：將熱壓成型的板坯干燥至含水率為1%后浸入疏水處理劑中，調(diào)整真空度為0.08mpa以下，溫度維持室溫，真空浸漬1h；
⑤后期處理：將疏水處理后的板坯依次進(jìn)行干燥、冷卻除應(yīng)力、平衡含水率、裁邊以及砂光工序，得到竹木纖維板材本體；
⑥貼面：將的厚度為1cm的鋁鎂材質(zhì)防火薄板貼于竹木纖維板材本體表面，制得竹木纖維板，板坯密度為0.93g/cm3。
實(shí)施例2
1）原料準(zhǔn)備：
取天然竹纖維300kg、木纖維60kg、熱塑性塑料分子80kg、大豆蛋白膠黏劑44kg、豆膠增強(qiáng)劑15kg、豆膠修飾劑5kg。
豆膠增強(qiáng)劑：二烷基硫酸鈉80%和亞硫酸鈉20%。
豆膠修飾劑：氫氧化鈉32%、氫氧化銨35%和鹽酸胍33%。
疏水處理劑：烷基烯酮二聚體4%、植物納米纖維素4%和水92%。
2）制備板材：
s1、膠料的準(zhǔn)備：
①取適量固含量為30%的大豆蛋白膠黏劑，加入反應(yīng)釜，設(shè)置反應(yīng)條件為40℃，時(shí)間持續(xù)15min；
②再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠增強(qiáng)劑，設(shè)置反應(yīng)條件為85℃，時(shí)間持續(xù)10min后降溫至60℃；
③再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠修飾劑的水溶液，反應(yīng)溫度不變，時(shí)間持續(xù)13min；
④將反應(yīng)釜反應(yīng)溫度升至80℃，時(shí)間保持5min，自然冷卻30min后，再次升溫至80℃，保持10min后冷卻至室溫，即得改性后的大豆蛋白膠黏劑a；
s2、板材的制備：
①二次干燥：將適量的天然竹纖維、木纖維放入干燥機(jī)進(jìn)行快速干燥，溫度設(shè)置為180℃，時(shí)間為25min；
②混膠：取出干燥機(jī)中的天然竹纖維和木纖維，使用噴膠設(shè)備均勻混入步驟（1）所述的膠黏劑a；
③擠壓成型：將步驟②中混合均勻的物料放入雙螺桿擠出機(jī)，再混入顆粒狀的熱塑性塑料分子進(jìn)行均質(zhì)擠出，溫度控制為110℃，擠出的物料置于模具，預(yù)壓成板坯，再將板坯放入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，保證在20s內(nèi)將板坯壓至規(guī)定厚度，熱壓溫控制在200℃。
④疏水處理：將熱壓成型的板坯干燥至含水率3%后浸入疏水處理劑中，調(diào)整真空度為0.08mpa以下，溫度維持室溫，真空浸漬1h；
⑤后期處理：將疏水處理后的板坯依次進(jìn)行干燥、冷卻除應(yīng)力、平衡含水率、裁邊以及砂光工序，得到竹木纖維板材本體；
⑥貼面：將的厚度為2cm的鋁鎂材質(zhì)防火薄板貼于竹木纖維板材本體表面，制得竹木纖維板,板坯密度為0.95g/cm3。
實(shí)施例3
1）原料準(zhǔn)備：
取天然竹纖維250kg、木纖維78kg、熱塑性塑料分子65kg、大豆蛋白膠黏劑40kg、豆膠增強(qiáng)劑4kg、豆膠修飾劑8kg。
豆膠增強(qiáng)劑：二烷基硫酸鈉80%和亞硫酸鈉20%。
豆膠修飾劑：氫氧化鈉32%、氫氧化銨35%和鹽酸胍33%。
疏水處理劑：烷基烯酮二聚體4%、植物納米纖維素4%和水92%。
2）制備板材：
s1、膠料的準(zhǔn)備：
①取適量固含量為30%的大豆蛋白膠黏劑，加入反應(yīng)釜，設(shè)置反應(yīng)條件為40℃，時(shí)間持續(xù)15min；
②再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠增強(qiáng)劑，設(shè)置反應(yīng)條件為85℃，時(shí)間持續(xù)10min后降溫至60℃；
③再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠修飾劑的水溶液，反應(yīng)溫度不變，時(shí)間持續(xù)13min；
④將反應(yīng)釜反應(yīng)溫度升至80℃，時(shí)間保持5min，自然冷卻30min后，再次升溫至80℃，保持10min后冷卻至室溫，即得改性后的大豆蛋白膠黏劑a；
s2、板材的制備：
①二次干燥：將適量的天然竹纖維、木纖維放入干燥機(jī)進(jìn)行快速干燥，溫度設(shè)置為180℃，時(shí)間為25min；
②混膠：取出干燥機(jī)中的天然竹纖維和木纖維，使用噴膠設(shè)備均勻混入步驟（1）所述的膠黏劑a；
③擠壓成型：將步驟②中混合均勻的物料放入雙螺桿擠出機(jī)，再混入顆粒狀的熱塑性塑料分子進(jìn)行均質(zhì)擠出，溫度控制為110℃，擠出的物料置于模具，預(yù)壓成板坯，再將板坯放入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，保證在20s內(nèi)將板坯壓至規(guī)定厚度，熱壓溫控制在180℃。
④疏水處理：將熱壓成型的板坯干燥至含水率1%后浸入疏水處理劑中，調(diào)整真空度為0.08mpa以下，溫度維持室溫，真空浸漬1h；
⑤后期處理：將疏水處理后的板坯依次進(jìn)行干燥、冷卻除應(yīng)力、平衡含水率、裁邊以及砂光工序，得到竹木纖維板材本體；
⑥貼面：將的厚度為1cm的鋁鎂材質(zhì)防火薄板貼于竹木纖維板材本體表面，制得竹木纖維板,板坯密度為0.93g/cm3。
實(shí)施例4
1）原料準(zhǔn)備：
取天然竹纖維280kg、木纖維70kg、熱塑性塑料分子75kg、大豆蛋白膠黏劑40kg、豆膠增強(qiáng)劑4kg、豆膠修飾劑8kg。
豆膠增強(qiáng)劑：二烷基硫酸鈉60%和亞硫酸鈉40%。
豆膠修飾劑：氫氧化鈉24%、氫氧化銨20%和鹽酸胍56%。
疏水處理劑：烷基烯酮二聚體2%、植物納米纖維素3%和水95%。
2）制備板材：
s1、膠料的準(zhǔn)備：
①取適量固含量為30%的大豆蛋白膠黏劑，加入反應(yīng)釜，設(shè)置反應(yīng)條件為40℃，時(shí)間持續(xù)20min；
②再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠增強(qiáng)劑，設(shè)置反應(yīng)條件為75℃，時(shí)間持續(xù)10min后降溫至60℃；
③再向反應(yīng)釜中加入適量豆膠修飾劑的水溶液，反應(yīng)溫度不變，時(shí)間持續(xù)13min；
④將反應(yīng)釜反應(yīng)溫度升至80℃，時(shí)間保持5min，自然冷卻30min后，再次升溫至80℃，保持10min后冷卻至室溫，即得改性后的大豆蛋白膠黏劑a；
s2、板材的制備：
①二次干燥：將適量的天然竹纖維、木纖維放入干燥機(jī)進(jìn)行快速干燥，溫度設(shè)置為220℃，時(shí)間為25min；
②混膠：取出干燥機(jī)中的天然竹纖維和木纖維，使用噴膠設(shè)備均勻混入步驟（1）所述的膠黏劑a；
③擠壓成型：將步驟②中混合均勻的物料放入雙螺桿擠出機(jī)，再混入顆粒狀的熱塑性塑料分子進(jìn)行均質(zhì)擠出，溫度控制為110℃，擠出的物料置于模具，預(yù)壓成板坯，再將板坯放入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，保證在20s內(nèi)將板坯壓至規(guī)定厚度，熱壓溫控制在200℃。
④疏水處理：將熱壓成型的板坯干燥至含水率為3%后浸入疏水處理劑中，調(diào)整真空度為0.08mpa以下，溫度維持室溫，真空浸漬1h；
⑤后期處理：將疏水處理后的板坯依次進(jìn)行干燥、冷卻除應(yīng)力、平衡含水率、裁邊以及砂光工序，得到竹木纖維板材本體；
⑥貼面：將的厚度為2cm的鋁鎂材質(zhì)防火薄板貼于竹木纖維板材本體表面，制得竹木纖維板,板坯密度為0.95g/cm3。
按gb/t31765-2015中規(guī)定的方法對(duì)上述實(shí)施例所制備的竹木纖維板材的物理力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也達(dá)到用于樓板的板材強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，并具有良好的疏水性和阻燃性。
表1竹木纖維板的物理力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。