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技术:工艺参数对无醛纤维板性能的影响

2019-06-05         
  • 危害人们的身体健康,对人造板甲醛释放量的限制要求也越来越高,产品标准对人造板环保要求也越来越高,2017年颁布的国家强制标准GB 18580- 2017,板材性能最好,这是因为在一定温度内提高热压温度
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      导读:采用以水性聚酰胺、生物质蛋白胶为主剂,PMDI为交联剂的无醛胶黏剂制备纤维板,探讨水性聚酰胺施加量、生物质蛋白胶施加量、PMDI施加量、热压温度、热压时间等工艺因素对纤维板性能的影响。结果表明,当水性聚酰胺施加量120 kg/m3,生物质蛋白胶施加量40 kg/m3,PMDI施加量7 kg/m3,热压温度180 ℃,热压时间20 s/mm时,所制板的物理力学性能达到了LY/T 1611- 2011《地板基材用纤维板》要求。

      目前,人造板工业胶黏剂以脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂为代表的“三醛胶”应用最为广泛,这3类胶黏剂都采用甲醛为合成原料。甲醛系胶黏剂粘接的产品在生产和使用过程中有游离甲醛释放,危害人们的身体健康。随着人们环保意识的日益增强以及对居住环境要求的日益严苛,对人造板甲醛释放量的限制要求也越来越高。除了市场需求对更加环保的低甲醛释放人造板及无醛人造板更加关注外,产品标准对人造板环保要求也越来越高,2017年颁布的国家强制标准GB 18580- 2017《室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量》已于2018年5月1日正式实施,其中,规定甲醛释放量限值为0.124 mg/m3。因此,研究利用无醛胶黏剂生产无醛人造板是目前人造板行业的紧迫任务。大亚人造板集团有限公司开发了一种以水性聚酰胺、生物质蛋白胶为主剂,多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PMDI)为交联剂的无醛胶黏剂。本文探讨了水性聚酰胺施加量、生物质蛋白胶施加量、PMDI施加量、热压温度、热压时间等工艺因素对纤维板性能的影响,为无醛纤维板的工业化生产及应用提供依据与参考。

      1、水性聚酰胺施加量

      由图1结果可知,随着水性聚酰胺施加量从90 kg/m3 增加至120 kg/m3,试板的IB、SS、MOR、MOE均随着施加量的增加而上升,24 h TS随着水性聚酰胺施加量的增加呈现下降趋势。结果表明,随着水性聚酰胺施加量的增加,试板总体性能提高。这是因为胶黏剂与纤维的交联点增多,胶黏剂固化后与纤维表面形成的氢键增多,从而试板性能提高。

    技术:工艺参数对无醛纤维板性能的影响


      2、生物质蛋白胶施加量

      由图1结果可知,生物质蛋白胶施加量从30 kg/m3提高至60 kg/m3,试板的IB、SS、MOR、MOE先上升后下降,在40 kg/m3时最高;试板的24 h TS先下降后上升,在40 kg/m3时最低。结果表明,生物质蛋白胶施加量在40 kg/m3时,板材性能最好。这是因为大豆蛋白胶黏剂具有一定的胶合强度,一定范围添加量对板材性能有促进作用;但是大豆蛋白胶黏剂存在胶合强度低、储存期短、耐水性差等缺点,添加量大时会降低水性聚酰胺及PMDI比例,从而影响板材性能。


      3、PMDI施加量
      由图1结果可知,随着PMDI施加量从4 kg/m3增加至7 kg/m3,板材试板的IB、SS、MOR、MOE均随着施加量的增加而升,24 h TS随着施加量的增加呈现下降趋势。结果表明,随着PMDI施加量的增加,试板总体性能提高。这是因为PMDI含有高度不饱和的异氰酸酯基团(NCO-,结构式-N=C=O),因而化学活性非常活泼, 具有很好的胶合强度。


      4、热压温度

      由图1结果可知,随着热压温度从170 ℃增加至200 ℃, 试板的IB、SS、MOR、MOE先增加后降低,24 h TS先降低后升高,在180 ℃时板材性能最好。这是因为在一定温度内提高热压温度,传热性能提高,胶黏剂固化充分,故试板性能得以改善;但是温度过高,表层胶黏剂易产生过度固化,传热效果下降,影响板材芯层固化, 使交联点减少而影响板材性能。


      5、热压时间

      由图1结果可知,热压时间从10 s/mm增加至25 s/mm时,试板的IB、SS、MOR、MOE基本呈现先上升后下降的趋势,24 h TS呈现先下降后上升的趋势,热压时间在20 s/mm时,板材性能最好。这是因为延长热压时间,胶黏剂固化充分,试板性能提高;但热压时间过长,会使交联点减少,从而影响纤维板性能。

      

      综上分析可知,采用水性聚酰胺、生物质蛋白胶为主剂,PMDI为交联剂的无醛胶黏剂生产无醛纤维板,水性聚酰胺施加量、生物质蛋白胶施加量、PMDI施加量、热压温度、热压时间均影响无醛纤维板性能,其中,主要影响因素为水性聚酰胺施加量和PMDI添加量。随着水性聚酰胺施加量和PMDI施加量的提高,试板性能呈明显上升趋势。在试验范围内,无醛纤维板最优生产工艺为:水性聚酰胺施加量120 kg/m3,生物质蛋白胶施加量40 kg/m3, PMDI施加量7 kg/m3,热压温度180 ℃,热压时间20 s/mm。


      6、优化工艺验证试验
      采用试验范围内的最优工艺, 即水性聚酰胺施加量120 kg/m3,生物质蛋白胶施加量40 kg/m3,PMDI施加量7 kg/m3,热压温度180 ℃,热压时间20 s/mm,进行验证试验。试板的性能检测结果列于下表。

    技术:工艺参数对无醛纤维板性能的影响

      由结果可知,试板的物理力学性能达到了LY/T 1611—2011要求,各项性能指标均超过标准值。

      1)使用以水性聚酰胺、生物质蛋白胶为主剂,PMDI为交联剂的无醛胶黏剂生产无醛纤维板时,各成分的施加量、热压温度、热压时间均对板材性能有影响, 其中,水性聚酰胺、PMDI施加量对板材性能影响较大; 提高水性聚酰胺和PMDI施加量对提高板材性能有明显作用。
      2)在本试验提出的最优工艺条件下制备无醛纤维板,其物理力学性能达到了LY/T 1611—2011《地板基材用纤维板》要求。
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