本發(fā)明屬于人造板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適于鏤銑加工的零甲醛刨花板及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的提高，人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求越來越高。家庭裝修板材及家具板材的來源主要分為三大板，即纖維板、刨花板和膠合板。它們由木材（纖維、刨花或單板）與脲醛膠混合壓制而成，在使用過程中會緩慢釋放出甲醛，導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染，影響居民身體健康，長期處于甲醛濃度高的環(huán)境中甚至?xí)l(fā)癌癥。一百多年來，人們試圖解決脲醛制品的甲醛釋放問題，但收效甚微。同時(shí)，因其成本低廉、耐水耐腐、強(qiáng)度較好、工藝簡單，社會需求量反而不斷增加，我國的年生產(chǎn)量和需求量都超過百萬噸。2015年國家環(huán)保部已經(jīng)將三大板和三大膠（脲醛膠、酚醛膠和三聚氰胺甲醛膠）列入了高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)名錄，嚴(yán)重制約了人造板的發(fā)展。如何消除甲醛釋放影響，同時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量，是木材行業(yè)需要不斷探究的課題。目前，大部分研究集中以異氰酸酯為膠黏劑，實(shí)現(xiàn)零甲醛人造板的生產(chǎn)，但該方法需加入大量脫模劑，否則容易粘板，生產(chǎn)效率有待提高。
鏤銑板廣泛應(yīng)用于家具板、浴柜板、衣柜和櫥柜板，其可拓寬高密度纖維板的應(yīng)用范圍，替代珍貴樹種的木材，從而實(shí)現(xiàn)增值。近年來，我國鏤銑板市場的消費(fèi)量逐年上升，2009年市場消費(fèi)量為70萬m3，2010年市場消費(fèi)量為80～90 萬m3，到2011年市場消費(fèi)量達(dá)到100～120 萬m3。高密鏤銑板從市場區(qū)域消費(fèi)分布來看，華東市場消費(fèi)量最大，銷量占50%，其次西南占20%，華南占20%，華北消費(fèi)量較低占10%。然而，普通人造板材難以適用于鏤銑加工，主要原因是由于其密度不夠高，內(nèi)結(jié)合力較弱，導(dǎo)致板材纖維柔韌性增強(qiáng)，難以脆性斷裂，因而鏤銑加工出來的板材粗糙不美觀。
不飽和聚酯樹脂是熱固性樹脂中最常用的一種，一般是由不飽和二元酸二元醇或者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物，可經(jīng)過交聯(lián)單體或活性溶劑稀釋形成具有一定黏度的樹脂溶液，簡稱UP，其可以在室溫下固化，常壓下成型，工藝性能靈活，特別適合大型和現(xiàn)場制造玻璃鋼制品。固化后樹脂綜合性能好，力學(xué)性能指標(biāo)略低于環(huán)氧樹脂，但優(yōu)于酚醛樹脂，具有耐腐蝕性。迄今，國內(nèi)外用作復(fù)合材料基體的不飽和聚酯（樹脂）基體基本上是鄰苯二甲酸型（簡稱鄰苯型）、間苯二甲酸型（簡稱間苯型）、雙酚A型和乙烯基酯型、鹵代不飽和聚酯樹脂等。不飽和聚酯以其優(yōu)異的力學(xué)性能，被制作成高強(qiáng)度塑料制品，但幾乎未被開發(fā)為人造板膠黏劑，其主要原因是木纖維的主要成分——纖維素分子的每個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元含有三個(gè)羥基，使木纖維呈現(xiàn)出強(qiáng)親水性、強(qiáng)極性和高結(jié)晶度，導(dǎo)致木纖維與疏水性的不飽和聚酯（UPR）之間的界面相容性較差。這也是制約木纖維/不飽和聚酯復(fù)合材料性能提高的關(guān)鍵性問題之一。不飽和聚酯與刨花直接混合熱壓制板，盡管具有良好的靜曲強(qiáng)度和彈性模量，但是內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和防水性都較差。本發(fā)明通過對木纖維表面進(jìn)行改性，以改善木纖維和不飽和聚酯的相容性，提高內(nèi)結(jié)合力，進(jìn)而提升刨花板性能，實(shí)現(xiàn)鏤銑加工。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種適于鏤銑加工的零甲醛刨花板及其制備方法，其以不飽和聚酯樹脂為膠黏劑，開發(fā)出新型的不釋放甲醛、性能優(yōu)越的刨花板，其可在現(xiàn)有刨花板生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著，市場前景廣闊。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種適于鏤銑加工的零甲醛刨花板，其原料組成按重量份計(jì)為：刨花100份、不飽和聚酯樹脂8-25份、引發(fā)劑0.1-1.5份、促進(jìn)劑0.01-0.5份、表面處理劑0.01-3份、耐水劑0.5-2份。
其中，所述不飽和聚酯樹脂是將主鏈含有-C=C-雙鍵的脂肪族聚酯或脂環(huán)族聚酯溶于含-C=C-雙鍵的有機(jī)試劑中形成的溶液，其中所含脂肪族聚酯或脂環(huán)族聚酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-80%。
優(yōu)選地，所述不飽和聚酯樹脂是由不飽和酸、飽和酸與三元醇或環(huán)氧氯丙烷聚合而成，其主鏈包含較多-OH、端基由乙烯基酯封閉，其結(jié)構(gòu)通式為：
，
式中R為飽和碳鏈或苯環(huán)結(jié)構(gòu)，n=1~1000。
所述引發(fā)劑為氫過氧化物、二烷基過氧化物、二?；^氧化物、過氧酯、過氧化碳酸酯及酮過氧化物中的一種或幾種。
所述促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷或叔胺類化合物。
所述表面處理劑為馬來酸酐、異氰酸酯、乙酰丙酮、酚醛溶液、丙烯酸中的一種或幾種。
所述耐水劑為石蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂中的一種或多種。
所得零甲醛刨花板的厚度為12-30mm，密度為0.7-1.0g/cm3。
所述適于鏤銑加工的零甲醛刨花板的制備方法的具體步驟如下：
1）采用表面處理劑對刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為3-12%，施膠不飽和聚酯樹脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑，再加入耐水劑；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，得到所述適于鏤銑加工的零甲醛刨花板，其熱壓溫度為160-220 ℃，壓力為2.5-20 MPa，熱壓時(shí)間為4-30min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
本發(fā)明對刨花表面進(jìn)行處理，并利用不飽和聚酯樹脂作為膠黏劑，使熱壓條件下不飽和聚酯樹脂聚合固化制得適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。本發(fā)明所制得的刨花板具有甲醛“零”釋放、力學(xué)性能優(yōu)越、可鏤銑加工等特點(diǎn)，且無需改造現(xiàn)有刨花板生產(chǎn)線即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有效解決了裝飾家具材料中甲醛污染的問題，為人造板產(chǎn)品擺脫甲醛釋放問題提供了新的解決途徑，并可大大提升刨花板的附加值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所得零甲醛刨花板的實(shí)物加工圖。
具體實(shí)施方式
一種適于鏤銑加工的零甲醛刨花板，其原料組成按重量份計(jì)為：刨花100份、不飽和聚酯樹脂8-25份、引發(fā)劑0.1-1.5份、促進(jìn)劑0.01-0.5份、表面處理劑0.01-3份、耐水劑0.5-2份。
其中，所述不飽和聚酯樹脂是將主鏈含有-C=C-雙鍵的脂肪族聚酯或脂環(huán)族聚酯溶于含-C=C-雙鍵的有機(jī)試劑中形成的溶液，其中所含脂肪族聚酯或脂環(huán)族聚酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-80%。
優(yōu)選地，所述不飽和聚酯樹脂是由不飽和酸、飽和酸與三元醇或環(huán)氧氯丙烷聚合而成，其主鏈包含較多-OH、端基由乙烯基酯封閉，其結(jié)構(gòu)通式為：
，
式中R為飽和碳鏈或苯環(huán)結(jié)構(gòu)，n=1~1000。
所述引發(fā)劑為氫過氧化物、二烷基過氧化物、二?；^氧化物、過氧酯、過氧化碳酸酯及酮過氧化物中的一種或幾種。
所述促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷或叔胺類化合物。
所述表面處理劑為馬來酸酐、異氰酸酯、乙酰丙酮、酚醛溶液、丙烯酸中的一種或幾種。
所述耐水劑為石蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂中的一種或多種。
所得零甲醛刨花板的厚度為12-30mm，密度為0.7-1.0g/cm3。
所述適于鏤銑加工的零甲醛刨花板的制備方法具體步驟如下：
1）采用表面處理劑對刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為3-12%，施膠不飽和聚酯樹脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑，再加入耐水劑；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓，得到所述適于鏤銑加工的零甲醛刨花板，其熱壓溫度為160-220 ℃，壓力為2.5-20 MPa，熱壓時(shí)間為4-30min。
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
實(shí)施例1
1）采用1重量份表面處理劑（將馬來酸酐與異氰酸酯按體積比1:1混合制得）對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為5%，噴入20重量份不飽和聚酯樹脂、0.4重量份叔丁基過氧化氫、0.2重量份環(huán)辛酸鈷，再加入0.5重量份石蠟；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于220 ℃、15 MPa條件下熱壓7min，得到厚度為15 mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
實(shí)施例2
1）采用0.5重量份表面處理劑（將乙酰丙酮與丙烯酰胺按體積比3:1混合制得）對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為12%，噴入14重量份不飽和聚酯樹脂、0.1重量份過氧化二異丙苯、0.01重量份環(huán)辛酸鈷，再加入0.5重量份石蠟；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于200 ℃、10 MPa條件下熱壓4min，得到厚度為12mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
實(shí)施例3
1）采用1.5重量份表面處理劑（將異氰酸酯與丙烯酸按體積比1:2混合制得）對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為8%，噴入10重量份不飽和聚酯樹脂、0.5重量份過氧化甲乙酮、0.5重量份環(huán)辛酸鈷，再加入1重量份石蠟；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于160 ℃、5 MPa條件下熱壓5min，得到厚度為12 mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
實(shí)施例4
1）采用2.5重量份酚醛溶液對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為12%，噴入25重量份不飽和聚酯樹脂、1.5重量份過氧化二碳酸酯二異丙酯、0.5重量份環(huán)辛酸鈷，再加入2重量份石蠟；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于220 ℃、3 MPa條件下熱壓10 min，得到厚度為18mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
實(shí)施例5
1）采用3重量份異氰酸酯對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為3%，噴入25重量份不飽和聚酯樹脂、1重量份過氧化苯甲酰、0.1重量份環(huán)辛酸鈷，再加入1重量份硬脂酸鎂；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于220 ℃、20 MPa條件下熱壓30min，得到厚度為24 mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
實(shí)施例6
1）采用0.01重量份表面處理劑（將異氰酸酯與馬來酸酐按體積比1:2混合制得）對100重量份刨花進(jìn)行處理；
2）將步驟1）處理后的刨花干燥至含水率為5%，噴入8重量份不飽和聚酯樹脂、1.5重量份過氧化二碳酸酯二異丙酯、0.5重量份環(huán)辛酸鈷，再加入1重量份石蠟；
3）將步驟2）所得刨花經(jīng)組坯，采用連續(xù)式熱壓機(jī)于220 ℃、2.5 MPa條件下熱壓24min，得到厚度為30 mm的適于鏤銑加工的零甲醛刨花板。
上述實(shí)施例制得的零甲醛刨花板產(chǎn)品，其主要性能指標(biāo)為：密度0.7-1.0g/cm3，甲醛釋放量為0 mg/100g，彈性模量2500-5000 MPa，靜曲強(qiáng)度 15-40 MPa，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度>0.8 MPa，2h吸水厚度膨脹率<3%，含水率<8%。由此可見，與普通刨花板相比，本發(fā)明所得刨花板具有無甲醛釋放，力學(xué)性能優(yōu)越等特性，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，可廣泛用于室內(nèi)裝修、家具加工等。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。