水葫蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合材料及其密度板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域技術(shù)，特別是提供一種水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合 材料及其密度板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一方面，我國(guó)林木資源匱乏，可利用作為板材的林木資源更是稀缺。但每年生產(chǎn)的 農(nóng)作物產(chǎn)量巨大，因此而產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)剩余物也是數(shù)量眾多。所以我國(guó)因地制宜，著手研宄以 這些農(nóng)作物廢料為原材料發(fā)展非木質(zhì)人造板，使原本廢棄或處理不當(dāng)?shù)馁Y源得以被有效利 用起來(lái)?，F(xiàn)階段主要通過(guò)圍繞對(duì)棉桿、甘蔗渣、竹材、稻草秸桿、亞麻桿等多種農(nóng)副產(chǎn)品或其 他常見的植物纖維特性的探宄，進(jìn)一步開展非木質(zhì)人造板的研制。
[0003] 1蔗渣
[0004]由于蔗渣比重小，纖維品質(zhì)優(yōu)良，所制得的輕質(zhì)板材能夠達(dá)到較高的強(qiáng)度，具有耐 水、耐火、抗生物腐蝕等優(yōu)勢(shì)，有很強(qiáng)的可塑性，可適用很多領(lǐng)域，因此擁有極大的市場(chǎng)價(jià) 值。但是新鮮蔗渣都會(huì)殘余少量的糖分，必須儲(chǔ)藏適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，但也不能太久，才能使殘?zhí)?徹底自然發(fā)酵而蔗渣不會(huì)變黑。而蔗渣纖維中有三分之一以上是柔軟的蔗髓，不嚴(yán)格去除 將會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致材料的質(zhì)量下降，加大蔗渣的預(yù)處理工作；
[0005] 2竹材
[0006] 竹子雖然也屬于森林資源之一，但與樹木相比較，竹子是速生植物，數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過(guò)木材，能夠?yàn)槿嗽彀逯圃焯峁┴S富的原料。竹材表面光滑，強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)不 均勻，易蟲蛀發(fā)霉，使用期短。若長(zhǎng)時(shí)間承載較大負(fù)荷會(huì)還導(dǎo)致竹材發(fā)生蠕變過(guò)度的情況， 使材料本身遭到破壞。
[0007] 3稻草
[0008] 稻草具有可與某些木材相比擬的縱向抗拉能力，即使經(jīng)過(guò)熱處理也只不過(guò)會(huì)稍微 降低。稻草秸桿的纖維分布很不均勻，集中分布于秸桿內(nèi)部，而表層則被大量的二氧化硫、 脂肪類、礦質(zhì)等物質(zhì)所包裹，共同形成了光滑的非極性表面層，致使稻草板交接強(qiáng)度差。這 些物質(zhì)的存在不僅會(huì)阻止稻桿內(nèi)部羥基與合成樹脂之間化學(xué)鍵的生成，而且還會(huì)增加樹脂 固化的難度。
[0009] 4 其他
[0010] 以脲醛膠為膠粘劑生產(chǎn)棉桿中密度纖維板時(shí)，施膠量12%，熱壓溫度180°C，熱壓 時(shí)間15s/mm的工藝條件可生產(chǎn)高力學(xué)性能的板材，但是板材24小時(shí)的吸水厚度膨脹率較 尚。
[0011] 由此可見，現(xiàn)有非木質(zhì)人造板均有著成本尚、性能不穩(wěn)定、易變質(zhì)、力學(xué)性能低等 特點(diǎn)。
[0012] 另一方面，水萌蘆繁殖迅速，會(huì)打破生態(tài)平衡，造成污染。目前采用的一些防除水 萌蘆的方法或多或少的都存在一定的弊端，如化學(xué)防除雖然效果比較確實(shí)，但大范圍的使 用費(fèi)用也比較昂貴，而且最重要是在產(chǎn)生一系列的環(huán)境和安全方面的問(wèn)題。而采用直接打 撈的原始方法雖然不會(huì)造成負(fù)面效果，但卻需要大量勞動(dòng)力，且在沒(méi)有任何經(jīng)濟(jì)效益作為 推動(dòng)力的情況下很難以保證對(duì)超出容量的水萌蘆進(jìn)行及時(shí)地打撈。開發(fā)利用水萌蘆制備出 具有一定功能性的產(chǎn)品，以獲得相應(yīng)的收益，為利用市場(chǎng)化方向解決水萌蘆的污染問(wèn)題成 為解決這一問(wèn)題的當(dāng)務(wù)之急。
[0013] 水萌蘆中富含纖維素，其纖維素的硬度大，模量值高，可以作為結(jié)構(gòu)材料使用。但 纖維素的韌性差，抗沖擊性能弱，所以要制成結(jié)構(gòu)材料的話，有一定的缺陷，目前水萌蘆在 這方面性能的增強(qiáng)還未見相關(guān)報(bào)道，如何研宄開發(fā)一種力學(xué)性能優(yōu)異的水萌蘆-樹脂復(fù)合 材料是決定水萌蘆是否能夠得到有效利用的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，本發(fā)明的目的之一為提供一種環(huán)保、 力學(xué)性能好、價(jià)格低廉且制備工藝簡(jiǎn)單的水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合材料。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：一種水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂 復(fù)合材料，按重量份計(jì)，包括有：
[0016] 三聚氰胺脲醛樹脂膠40-50重量份；
[0017] 水萌蘆粉末 70-80重量份；
[0018] 氯化銨 1-2重量份；
[0019] 所述三聚氰胺脲醛樹脂膠的制備包括如下步驟：
[0020] a、首先按照重量份數(shù)計(jì)算，量取37.0%甲醛溶液150重量份，用稀氫氧化鈉溶液 調(diào)節(jié)酸堿性至pH=9 ;
[0021] b、稱量尿素50重量份加入至步驟a所制備的甲醛溶液中，待尿素溶解后，設(shè)定加 熱溫度為40°C，加熱30分鐘后；再加入70重量份尿素和20重量份三聚氰胺到反應(yīng)體系中， 并用稀鹽酸調(diào)節(jié)體系酸堿性至pH=7,升溫至80°C，加熱1小時(shí)后即得三聚氰胺脲醛樹脂 膠；
[0022] 所述水萌蘆粉末直徑為30-80目。
[0023] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)對(duì)三聚氰胺脲醛樹脂膠的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，制得 適合于水萌蘆粉末相結(jié)合的膠黏劑，特別是在配方中加入甲氧基聚乙二醇作為表面活性 劑，既能親水萌蘆粉末，又能夠親三聚氰胺脲醛樹脂，從而作為粘結(jié)媒介，使得干燥水萌蘆 粉末與三聚氰胺脲醛樹脂膠黏劑結(jié)合的更緊密。
[0024] 本發(fā)明的目的之二是提供一種水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合密度板的制備方 法，其包括如下步驟：
[0025] 1)水萌蘆前處理：采摘的水萌蘆在真空烘箱中加熱至80_120°C，在抽真空條件下 (抽真空時(shí)候的壓強(qiáng)為〇. 1個(gè)大氣壓），待水萌蘆草體干燥后（此時(shí)含水量低于〇. 5 % )，通 過(guò)粉碎機(jī)將干燥水萌蘆破碎為粉末，破碎后的水萌蘆粉末直徑為30-80目；本發(fā)明加工溫 度較低并對(duì)水萌蘆進(jìn)行相應(yīng)的前處理，更好的保留水萌蘆纖維素的力學(xué)屬性；從而有效提 高水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合密度板的力學(xué)性能；
[0026] 2)制備三聚氰胺脲醛樹脂膠包括如下步驟：
[0027] a、首先按照重量份數(shù)計(jì)算，量取37.0%甲醛溶液150重量份，用稀氫氧化鈉溶液 調(diào)節(jié)酸堿性至pH=9 ;
[0028] b、稱量尿素50重量份加入至步驟a所制備的甲醛溶液中，待尿素溶解后，設(shè)定加 熱溫度為40°C，加熱30分鐘后；再加入70重量份尿素、20重量份三聚氰胺和5重量份甲氧 基聚乙二醇（分子量750)做為表面活性劑加到反應(yīng)體系中，并用稀鹽酸調(diào)節(jié)體系酸堿性至 pH= 7,升溫至80°C，加熱1小時(shí)后即得三聚氰胺脲醛樹脂膠；
[0029] 3)按照重量份數(shù)計(jì)算，稱取步驟2)中制備得到的三聚氰胺脲醛樹脂膠40-50重量 份，稱取步驟1)中制得的干燥的水萌蘆粉末70-80重量份，并加入1-2質(zhì)量份的氯化銨作 為固化劑，通過(guò)機(jī)械攪拌將三種組分混合均勻；
[0030] 4)將步驟3)制得的混合物通過(guò)熱壓成型制得水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合密 度板。
[0031] 所述步驟4)熱壓成型的溫度為130- 140°C。
[0032] 所述水萌蘆在80-120°C的真空條件下烘干至其含水量低于0. 5%;水萌蘆的大小 為30-80目。
[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明通過(guò)對(duì)三聚氰胺脲醛 樹脂膠的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，制得適合于水萌蘆粉末相結(jié)合的膠黏劑，特別是在配方中加 入甲氧基聚乙二醇（分子量750)做為表面活性劑，既能親水萌蘆粉末，又能夠親三聚氰胺 脲醛樹脂，從而作為粘結(jié)媒介，讓干燥水萌蘆粉末與三聚氰胺脲醛樹脂膠黏劑結(jié)合的更緊 密，同時(shí)，本發(fā)明加工溫度較低并對(duì)水萌蘆進(jìn)行相應(yīng)的前處理，更好的保留水萌蘆纖維素的 力學(xué)屬性；從而有效提高水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合密度板的力學(xué)性能；且水萌蘆富 含纖維素，以其為原料與經(jīng)本發(fā)明所制備的三聚氰胺脲醛樹脂膠黏劑復(fù)合生產(chǎn)密度板代替 木質(zhì)材料板，一方面減少木材資源的消耗，緩解我國(guó)森林資源短缺的危機(jī)；另一方面解決水 萌蘆的瘋長(zhǎng)給河道帶來(lái)的水體污染問(wèn)題，在解決環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，巧妙地利用廉價(jià)的水萌 蘆，降低人造板的生產(chǎn)成本；提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使本產(chǎn)品極具市場(chǎng)推廣價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 實(shí)施例1
[0035] -種水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合材料，按重量份計(jì)，包括有：
[0036] 三聚氰胺脲醛樹脂膠40重量份；
[0037] 水萌蘆粉末 80重量份；
[0038] 氯化銨 2重量份；
[0039] 由上述水萌蘆-三聚氰胺脲醛樹脂復(fù)合材料制備密度板的方法，包括如下步驟：
[0040] 1)水萌蘆前處理：采摘的水萌蘆在真空烘箱中加熱至80-120°C，在抽真空條件下 (抽真空時(shí)候的壓強(qiáng)為0. 1個(gè)大氣壓），待水萌蘆草體干燥后（此時(shí)含水量為0. 43% )，通 過(guò)粉碎機(jī)將干燥水萌蘆破碎為粉末，破碎后的水萌蘆粉末直徑為80目。
[0041] 2)制備三聚氰胺脲醛樹脂膠包括如下步驟：
[0042] a、首先按照重量份數(shù)計(jì)算，量取37. 0%甲醛溶液150重量份，用稀氫氧化鈉溶液 調(diào)