本發(fā)明屬于膠合板，具體涉及一種在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法及其在膠合板中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、膠合板因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、美觀、施工方便以及成本效益等優(yōu)點使得膠合板生產(chǎn)一直處于快速發(fā)展。生產(chǎn)膠合板需要使用膠黏劑，其中脲醛膠黏劑因具有原料來源豐富、生產(chǎn)成本低廉、固化速度快等優(yōu)點，成為木材工業(yè)用量最大的合成樹脂膠黏劑。脲醛膠黏劑的性能可以通過加入各種添加劑來改變或調(diào)整，其中脲醛膠黏劑中的填料可以提高初始黏度、防止膠液過分滲透、改善膠合板預(yù)壓性能，同時可以改善膠合板的耐水性、耐熱性、耐老化性、增韌性等，并且可以減少膠粘劑的在膠合板中的使用量，降低生產(chǎn)成本。膠合板生產(chǎn)中，通常以面粉作為填料，面粉添加量為脲醛膠黏劑重量的20％～30％。面粉屬于人類生存的主糧之一，膠合板生產(chǎn)消耗了大量可食用資源。

2、為了減少可食用面粉的使用，填料面粉的可替代材料一直研究之中。目前，膠合板生產(chǎn)的膠黏劑的面粉填料的替代材料按其化學(xué)成分可以分為無機(jī)礦物填料、有機(jī)填料和炭填料。

3、在膠合板生產(chǎn)中膠粘劑的面粉填料的替代材料(1)無機(jī)礦物填料，如沸石、海泡石、黏土、藻土、煤研石粉等。無機(jī)礦物填料加入到脲醛樹脂膠黏劑中，會導(dǎo)致膠黏劑的初黏度過低，預(yù)壓性能很差，并且添加量過高會導(dǎo)致膠黏劑出現(xiàn)靜置分層現(xiàn)象；(2)含蛋白質(zhì)粉類填料，如豆粉、血粉等，這是一類非常好的填料，但是價格昂貴；(3)有機(jī)淀粉類、農(nóng)林廢棄生物質(zhì)粉(作物廢棄物、木材廢棄物)填料，淀粉類也是一種可食用資源，用于膠黏劑行業(yè)會對可食用資源造成浪費(fèi)，而農(nóng)林廢棄生物質(zhì)粉施膠性能、預(yù)壓性能差；(4)炭黑、活性炭等炭類填料，炭類填料在使用脲醛樹脂制備的膠合板擁有更高的膠合強(qiáng)度和更低的甲醛釋放量，但現(xiàn)階段的炭類填料仍存在膠黏劑黏度過低，預(yù)壓性能差，不能全替代面粉等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法及其在膠合板中的應(yīng)用。本發(fā)明通過水熱法把含纖維的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)材料制備成水熱炭粉，并以制備的水熱炭粉作為在膠合板生產(chǎn)過程中用作脲醛膠黏劑面粉填料的全替代。

2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

3、一種在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法及其在膠合板中的應(yīng)用，包括以下步驟：

4、1)將含纖維的生物質(zhì)與水混合，置于反應(yīng)釜中熱處理，得到水熱炭前驅(qū)體；

5、2)將步驟1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體處理成水熱炭粉；

6、3)將步驟2)得到的水熱炭粉、脲醛膠黏劑和固化劑混合攪拌，調(diào)制成平滑的糊狀物，得到制備膠合板用的脲醛膠黏劑。

7、上述技術(shù)可以含纖維的生物質(zhì)為原料，制備得到水熱炭粉填料，并可以此填料全替代面粉填料，制備在膠合板生產(chǎn)過程中所用到的脲醛膠黏劑。

8、具體的，步驟1)中，所述含纖維的生物質(zhì)為新的或廢棄的農(nóng)林生物質(zhì)材料，或者為含工業(yè)纖維廢棄物。

9、具體的，所述農(nóng)林生物質(zhì)材料選自甘蔗渣、甘蔗秸稈、竹、桉或含纖維的其它農(nóng)林生物質(zhì)木中的任意一種或多種。

10、具體的，步驟1)中：纖維的生物質(zhì)與水的質(zhì)量比為1：1～1：3，可以是1：1、1：2、1：3或者其它比例，優(yōu)選的為1：2。

11、熱處理溫度為225攝氏度及以上，優(yōu)選的，為240攝氏度；

12、熱處理時間為3小時及以上，優(yōu)選的，為3小時。

13、具體的，步驟2)中：

14、采用步驟a)：將步驟1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體直接干燥、粉碎得到水熱炭粉；

15、或者，采用步驟b)：使用冷凍干燥后得到水熱炭粉。

16、更具體的，步驟a)中：將步驟1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體過濾去除水分后，用烘箱加熱干燥，得到干燥的水熱炭前驅(qū)體，然后粉碎，得到水熱炭粉。

17、更具體的，步驟b)中：向?qū)⒉襟E1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體并添加一定量水，然后使用破壁機(jī)粉碎，得到粉碎的水熱炭和水的混合物，然后過濾去除水分，再用冷凍干燥方法干燥得到干燥，再使用烘箱干燥，然后粉碎，得到水熱炭粉；水熱炭前驅(qū)體和添加的新的水的質(zhì)量比為1：1～1：2。可以是1：1，也可以是1：1.5、1：2或其它比例。

18、具體的，步驟3)中，各組分的重量百分用量為：取脲醛膠黏劑原膠80g；然后添加脲醛膠黏劑原膠重量的20～30％填料，脲醛膠黏劑原膠重量1.25％的固化劑攪拌均勻得到脲醛膠黏劑調(diào)制膠。

19、脲醛膠黏劑全替代面粉填料的水熱炭粉的制備方法可具體包括如下步驟：

20、s1.將含農(nóng)林廢棄生物質(zhì)與去離子水(1：2的質(zhì)量比)置于水熱反應(yīng)釜中；

21、s2.擰緊水熱反應(yīng)釜并放置于馬弗爐中，設(shè)定反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間為3h；

22、s3.反應(yīng)完成后，冷卻至室溫取出得到水熱炭前驅(qū)體；

23、s4.取出水熱炭前驅(qū)體置于烘箱中干燥，然后粉碎得到水熱炭粉末；或者按照s5-s7步驟制備水熱炭粉；

24、s5.在水熱炭前驅(qū)體中加水組成水熱炭混合物，即水熱炭前驅(qū)體和添加一定量水，比例可以是1：1，也可以是1：1.5、1：2或其它比例，然后使用破壁機(jī)打碎，過濾；

25、s6.將固體樣品放置真空冷凍干燥機(jī)冷凍8h，干燥12h；

26、s7.使用粉碎機(jī)或瑪瑙研缽粉碎得到農(nóng)林廢棄生物質(zhì)水熱炭粉。

27、本發(fā)明還提供了上述方法制備得到的水熱炭粉。

28、本發(fā)明還提供了水熱炭粉的應(yīng)用，用于制備膠合板過程中脲醛膠黏劑面粉填料的全替代。

29、以本發(fā)明制備的水熱炭粉作為膠合板的面粉填料替代，不改變膠合板的制備工藝，易于涂膠，初粘性高，不易開膠、起泡，預(yù)壓性能良好，并膠合板具有優(yōu)異的力學(xué)性能，并有利于膠合板中的甲醛釋放出膠合板。

30、本發(fā)明的有益效果如下：

31、相比現(xiàn)有的其他面粉替代填料，本發(fā)明可有效利用農(nóng)林業(yè)固體廢物制備的產(chǎn)物作為全代替面粉填料，節(jié)約可食用資源；

32、水熱反應(yīng)中添加劑僅有水，反應(yīng)后水容易去除；取出水熱炭前驅(qū)體置于烘箱中直接、粉碎得到水熱炭粉，工藝簡單，但粒徑較粗；水熱反應(yīng)后采用破壁機(jī)對水熱反應(yīng)產(chǎn)物粉碎，粉碎后采用冷凍干燥、加熱干燥得到水熱炭粉，此工藝粉碎效率高、干燥后的產(chǎn)物不結(jié)塊、容易粉粹成粉末。

技術(shù)特征：

1.一種在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述含纖維的生物質(zhì)為新的或廢棄的農(nóng)林生物質(zhì)材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于，步驟1)中：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于，步驟2)中：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于：步驟a)中：將步驟1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體過濾去除水分后，用烘箱加熱干燥，得到干燥的水熱炭前驅(qū)體，然后粉碎，得到水熱炭粉。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法，其特征在于，步驟b)中：

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的制備方法制備得到的水熱炭粉。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的水熱炭粉的應(yīng)用，其特征在于：用于制備膠合板過程中脲醛膠黏劑面粉填料的全替代。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于膠合板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在脲醛膠黏劑中面粉填料全替代的水熱炭粉末粉的制備方法及其在膠合板中的應(yīng)用。該方法包括以下步驟：1)將含纖維的生物質(zhì)與水混合，置于反應(yīng)釜中熱處理，得到水熱炭前驅(qū)體；2)將步驟1)得到的所述水熱炭前驅(qū)體處理成水熱炭粉；3)將步驟2)得到的水熱炭粉、脲醛膠黏劑原膠和固化劑混合攪拌，調(diào)制成平滑的糊狀物，得到制備膠合板用的脲醛膠黏劑調(diào)制膠。所述含纖維的生物質(zhì)為新的或廢棄的農(nóng)林生物質(zhì)材料。本發(fā)明通過水熱法把含纖維的農(nóng)林生物質(zhì)材料制備成水熱炭粉，并以制備的水熱炭粉作為在膠合板生產(chǎn)過程中用作脲醛膠黏劑面粉填料的全替代。

技術(shù)研發(fā)人員：黃思玉,張博,王璽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14