[发明专利]一种以碱木质素为胶粘剂的无醛环保刨花板制备方法

说明书

技术领域

本发明属于刨花板制备领域，特别涉及以木质纤维素为原料，以碱木质素为胶粘剂通过热压成型制备高强度无醛刨花板方法。

背景技术

刨花板主要是利用木材或其他木质纤维素材料为原料，加工成刨花碎料，加入一定量的胶粘剂，在一定的温度和压力下压制而成的人造板材。刨花板可以充分利用农作物秸秆或木材加工剩余物等原料，对于森林资源不足的我们国家来说，发展刨花板尤其重要，如专利CN1103348、CN101244580、CN1412092就分别提出了利用芦苇、荻草以及农作物秸秆热压制备刨花板的方法。然而在刨花板制造过程添加的胶粘剂目前使用较多的仍是脲醛树脂和酚醛树脂等来自不可再生石油资源所合成的高分子树脂，随着石油资源价格的不断上涨，刨花板制造的成本也不断攀升，寻找利用可再生资源替代石油产品作为制备胶粘剂的原料，已成为刨花板制造的重要发展方向。同时合成树脂胶粘剂存在释放游离甲醛的问题，污染室内环境，危害人体健康。随着国家对游离甲醛释放标准的进一步要求以及人们健康意识的上升，合成胶粘剂中甲醛释放量超标也成为制约刨花板发展的一个瓶颈问题。

为了解决上述刨花板胶粘剂存在的问题以及为刨花板行业的寻找持续发展空间，根据现代人回归自然的心理，利用天然胶粘剂的制备刨花板成为了主要的研究方向，如专利CN101469257提出了一种大豆蛋白胶粘剂的合成方法，专利CN101760148A提出了利用玉米淀粉作为胶粘剂的方法，专利CN101402833报道了利用壳聚糖和酚类物质在漆酶的催化下常温制备人造板的方法。但是上述天然胶粘剂的制造原料成本较高，强度较低，防水性能较差，较容易老化和受到微生物污染，导致天然胶粘剂制备的刨花板与传统的刨花板相比优势不明显，这也是天然胶粘剂在刨花板领域迟迟不能快速发展的重要原因。

木质素是木质纤维素材料的三大组成成分之一，其在植物中的主要作用就是为植物强度及抗逆，同时木质素是由苯丙烷单体结构通过醚键或碳碳键形成的疏水高聚物，有较好的防水作用，因此利用木质素作为胶黏剂可以较好地解决利用蛋白质或多糖类物质作为胶黏剂所带来的强度低、防水性能差和易受微生物污染等缺点。碱木质素是碱法制浆的重要副产物，主要存在造纸废液中，通过酸析沉淀，就可以分离出纯度较高的碱木质素，其成本较其他天然粘合剂低。专利CN101492522、CN10135812和CN101942068A都提出了碱木质素改性酚醛树脂的制备方法，但是在这些专利中，碱木质素只能部分替代苯酚与甲醛缩合，因此该胶黏剂大部分来自石化资源，同时也存在甲醛释放问题。专利CN102248572A提出了直接利用造纸黑液作为胶黏剂制备刨花板的方法，但是由于造纸废液成分复杂，除了木质素以外还有大量的半纤维素降解物，容易导致压板效果存在不稳定和染菌。从造纸黑液中酸析分离出来的碱木质素，糖含量和灰分含量都较低，活性基团含量高，在高温作用下能够与经过活化的木质纤维素材料中的活性基团以及木质素本身起脱水缩合反应，形成类似胶粘作用效果。本发明直接利用碱木质素在高温下的胶粘作用替代传统胶粘剂对木质纤维素材料进行热压板，彻底解决了传统胶粘剂的甲醛气体污染问题，同时相对廉价碱木质素的使用降低了压板的生产成本，提高了刨花板的经济效益。

发明内容

本发明的主要目的是利用碱法活化的木质纤维素刨花原料，建立以碱木质素为粘合剂，通过一定的温度和压力热压制备刨花板的方法。该刨花板制备方法通过碱法活化木质刨花原料，利用碱木质素在高温下与原料中木质素和碳水化合物发生缩合反应形成的胶粘作用替代了传统脲醛树脂或酚醛树脂的胶粘作用，彻底解决了传统胶粘剂的甲醛气体释放污染问题，同时使用相对廉价碱木质素降低了压板的生产成本，提高了刨花板制备的经济效益。

本发明的主要步骤如下：

(1)木质纤维素原料刨花、碎料的制造：

刨花的原料可以是木材加工剩余物、农作物秸秆等，通过刨花机或粉碎机制备成长为5-20mm，宽为3-10mm、厚度为2-5mm的碎料。

(2)将步骤(1)得到的刨花料以质量固液比1∶8-10加入1-2％NaOH溶液蒸煮活化，温度为80～100℃，时间为25～30min，蒸煮完成后挤压出碱溶液，烘干物料。

(3)将步骤(2)得到的刨花料均匀喷涂浓度为5-10％的碱木质素浓溶液，喷涂量为1∶0.5-1，碱木质素的添加量为5-10％，控制含水量为30-50％。

(4)将步骤(3)得到的刨花料预压板，压力0.1-0.2MPa，温度控制在90-110℃，时间为5min，预压成厚度8-10mm的薄板。