專利名稱：玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板的制造方法，尤其涉及一種由 縮二脲改性環(huán)氧樹脂形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)且有明顯協(xié)同效應(yīng)的新型膠黏劑制造玉 米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板的方法。
背景技術(shù)：
目前巿場上出售的中，高密度纖維板、飾面板和強(qiáng)化底板，主要原材料都 是木材。隨著木材資源的逐漸縮小和保護(hù)生態(tài)環(huán)境工作的日益加強(qiáng)，木材價格 會不斷攀升。這必然會引起現(xiàn)有中、高密度纖維板、飾面板和強(qiáng)化底板的成本 大幅增加。另外現(xiàn)有中、高密度纖維板在生產(chǎn)中所用的粘接劑一般是脲醛膠， 其中含有大量的游離甲醛，導(dǎo)致其本身和深加工產(chǎn)品在使用過程中會釋放大量 污染環(huán)境的有害物質(zhì)。從保護(hù)森林，保護(hù)環(huán)境的社會效益出發(fā)，當(dāng)前迫切需要 各種性能都能達(dá)到木質(zhì)纖維板、飾面板和強(qiáng)化底板指標(biāo)的替代產(chǎn)品。
我國是農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)作物秸稈類剩余物達(dá)到10億多口屯，這是一種巨大
的可再生資源。隨著科技水平的日益提高，農(nóng)作物秸稈不再單單作為農(nóng)村曰用 燃料，如何開發(fā)原料豐富的秸稈資源，將這一農(nóng)業(yè)上的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu) 勢，探索桔稈總和利用的有效途徑，以緩解木材資源匱乏困窘，日益受到關(guān)注， 秸稈人造板就是解決這一矛盾的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供 一種玉米秸桿復(fù)合人造板的制造方法。
本發(fā)明是一種玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其步驟如下
(1) 將秸稈進(jìn)行粉碎切斷使玉米秸稈的含水率控制在15-20%后，將其 粉碎切成長度在1.5-2.0cm的小段備用；
(2) 堿液處理將玉米秸稈小段浸泡堿液中；
4(3) 干燥處理對玉米秸稈進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在105~120°C,干燥 后的最終含水率為3~5%;
(4) 分離提出干燥后分離出的雜質(zhì)；
(5) 篩分并再次粉碎將玉米秸稈篩分出表皮段、芯層段、粉塵段，并將 篩分出的過大纖維返回粉碎機(jī)中再次粉碎，再次粉碎秸稈小段至80目過篩；
(6) 施膠對表皮段、芯層段、粉塵段施膠；
(7) 鋪裝將施膠后的混合料鋪裝在標(biāo)準(zhǔn)模具中，并成要求的板胚厚度；
(8) 熱壓對鋪裝好的混合料進(jìn)行熱壓；
(9) 砂光、磨邊，形成玉米桔稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板。 目前還未見到利用秸稈制造的高強(qiáng)度人造板，但對于許多特殊行業(yè)和領(lǐng)域
也存在著對高強(qiáng)度復(fù)合人造板的強(qiáng)烈需求，本發(fā)明所制造的玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng) 度人造板在彈性模量與靜曲強(qiáng)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。并具有以下優(yōu)勢 (1)重量輕、更好的尺寸穩(wěn)定性；(2)更高的強(qiáng)度、工具磨耗低；(3)耐水性 更好、易層壓，上漆，表面加工；(4)不含尿素、甲醛；(5)利用可再生的農(nóng) 產(chǎn)品的副產(chǎn)品。
具體實施方式
本發(fā)明方法
一、 首先將秸稈進(jìn)行粉碎切斷，將玉米秸稈的含水率控制在15~20%后， 將其粉碎切成長度在1.5 2.0cm的小段備用；
二、 然后進(jìn)行堿液處理，將玉米秸稈小段浸泡在濃度為2 10。/。堿溶液中， 浸泡時間持續(xù)12~48小時，提出雜質(zhì)、木質(zhì)素等。在利用秸稈作為人造板的主 要原料時，人造板在外力作用下主要依賴秸稈中大分子的纖維素來承受載荷， 并且膠黏劑將纖維素黏結(jié)成為一整體，使應(yīng)力較為均勻的分散在整個人造板上， 減小了局部應(yīng)力擴(kuò)大而產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，使人造板強(qiáng)度提高。
三、 進(jìn)行干燥，釆用鼓風(fēng)干燥器，對玉米秸稈進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在 105~120°C，干燥最終含水率為3~5%;溫度控制在105 120。C主要是將水分 蒸發(fā)，如果有較大水分會使人造板制備后內(nèi)部均一性遭到破壞，在使用過程中載荷容易在材料均一性最差的地方集中，而使人造板力學(xué)強(qiáng)度受到影響。但過 于干燥時纖維內(nèi)部容易在此溫度下產(chǎn)生疲勞，使纖維性能下降。
四、 旋風(fēng)分離，提出干燥后分離出的雜質(zhì)；
五、 篩分并再次粉碎，將玉米秸稈篩分出表皮段、芯層段、粉塵段，并將 篩分出的過大纖維返回粉碎機(jī)中再次粉碎以達(dá)到制備要求，再次粉碎秸稈小段
至80目過篩；
六、 計量、施膠，表皮段、芯層段、粉塵段適合計量，并施膠。具體步驟: 先向秸稈纖維噴灑多異氰酸酯類相容劑，再噴灑改性型環(huán)氧樹脂膠黏劑，粘度 用稀釋劑調(diào)節(jié)。
七、 鋪裝，將施膠后的混合料鋪裝在標(biāo)準(zhǔn)模具中，并成要求的板胚厚度；
八、 熱壓，將鋪裝好的混合料在熱壓機(jī)上熱壓。熱壓溫度在80 220。C范圍 之內(nèi)，壓力范圍為5 15MPa之內(nèi)，熱壓時間為40~150分鐘。
九、 砂光、磨邊，形成一種玉米秸桿復(fù)合高強(qiáng)度人造板。 在堿液處理中堿液釆用氫氧化鈉，或者氫氧化鉀，或者氫氧化鈣；堿液
濃度控制在2 10。/。范圍內(nèi)；浸泡時間范圍為12~48小時。 在施膠步驟中的膠黏劑為改性型環(huán)氧膠黏劑。 施膠步驟如下
(1 )先向秸稈纖維噴灑有機(jī)相容劑；
(2) 噴灑后均勻攪拌；
(3) 攪拌均勻后噴灑膠黏劑，加入相應(yīng)稀釋劑調(diào)節(jié)粘度； 所得的玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板改性型環(huán)氧膠黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在
10~50%范圍內(nèi)且可調(diào)控。
改性型環(huán)氧膠黏劑是利用縮二脲與環(huán)氧樹脂制備的，縮二脲與環(huán)氧樹脂的 重量比為1:1 8;粘度過大時加入稀釋劑調(diào)節(jié)。
在施膠步驟，其中(1 )所述的有機(jī)相容劑為多異氰酸酯，釆用甲苯二異 氰酸酯，或者二苯甲烷二異氰酸酯，或者已二異氰酸酯，或者異佛爾酮二異氰 酸酯，相容劑與纖維重量比為1:1~6;(2)所述的稀釋劑釆用丁基縮水甘油醚，或者丙酮，或者四氫呋喃，稀釋
劑的重量為人造板總質(zhì)量的1~15%。 以下為一具體實例
將120g秸稈纖維經(jīng)7.5。/。NaOH溶液浸泡24小時，施以人造板總質(zhì)量15% 的膠黏劑，適合的相容劑與稀釋劑，置入磨具中，模具長寬高 280mmx50mmxl5mm，熱壓溫度為160°C，熱壓時間2小時，壓力10MPa。
領(lǐng)!'H式結(jié)果
樣本22872727良好
國家標(biāo)準(zhǔn)222500—
以上結(jié)果表明，本發(fā)明制造的玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板具有較高的應(yīng)用
價值，并具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1 )利用多異氰酸酯做相容劑有效的改善了秸稈纖維與膠黏劑的界面相容 性，并在熱壓階段與纖維和膠黏劑的羥基交聯(lián)形成化學(xué)鍵，使制造的高強(qiáng)度人 造板具有更高的力學(xué)強(qiáng)度，同時也提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性；
(2) 縮二脲改性環(huán)氧樹脂，使其形成了互穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有較好的協(xié) 同作用，作為膠黏劑顯著提高了人造板的強(qiáng)度，彈性模量是國家標(biāo)準(zhǔn)的29倍， 靜曲強(qiáng)度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的10倍；
(3) 此玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板具有制造簡單，設(shè)備要求低等優(yōu)勢，在 現(xiàn)有的脲醛-木質(zhì)中密度板生產(chǎn)線稍加改造即可投產(chǎn)。
權(quán)利要求
1、玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其步驟如下(1)將秸稈進(jìn)行粉碎切斷使玉米秸稈的含水率控制在15-20％后，將其粉碎切成長度在1.5-2.0cm的小段備用；(2)堿液處理將玉米秸稈小段浸泡堿液中；(3)干燥處理對玉米秸稈進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在105～120℃，干燥后的最終含水率為3～5％；(4)分離提出干燥后分離出的雜質(zhì)；(5)篩分并再次粉碎將玉米秸稈篩分出表皮段、芯層段、粉塵段，并將篩分出的過大纖維返回粉碎機(jī)中再次粉碎，再次粉碎秸稈小段至80目過篩；(6)施膠對表皮段、芯層段、粉塵段施膠；(7)鋪裝將施膠后的混合料鋪裝在標(biāo)準(zhǔn)模具中，并成要求的板胚厚度；(8)熱壓對鋪裝好的混合料進(jìn)行熱壓；(9)砂光、磨邊，形成玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于在堿液 處理中堿液釆用氫氧化鈉，或者氫氧化鉀，或者氫氧化鈣；堿液濃度控制在 2~10%范圍內(nèi)；浸泡時間范圍為12~48小時。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于 所述的施膠步驟中的膠黏劑為改性型環(huán)氧膠黏劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于施膠步 驟如下(1 )先向秸稈纖維噴灑有機(jī)相容劑；(2) 噴灑后均勾攪拌；(3) 攪拌均勻后噴灑膠黏劑，加入相應(yīng)稀釋劑調(diào)節(jié)粘度； 所得的玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板改性型環(huán)氧膠黏劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在10-50%范圍內(nèi)且可調(diào)控。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于改性型環(huán)氧膠黏劑是利用縮二脲與環(huán)氧樹脂制備的，縮二脲與環(huán)氧樹脂的重量比為 1:1 8;粘度過大時加入稀釋劑調(diào)節(jié)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于所述施 膠步驟，其中(1) 所述的有機(jī)相容劑為多異氰酸酯，釆用甲苯二異氰酸酯，或者二苯甲 烷二異氰酸酯，或者已二異氰酸酯，或者異佛爾酮二異氰酸酯，相容劑與纖維 重量比為1:1 6;(2) 所述的稀釋劑釆用丁基縮水甘油醚，或者丙酮，或者四氫吹喃，稀釋 劑的重量為人造板總質(zhì)量的1~15%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，其特征在于鋪裝完 成后的熱壓溫度控制在80 22CTC范圍之內(nèi)，壓力范圍為5 15MPa之內(nèi)，熱壓 時間為40~150分鐘。
全文摘要
玉米秸稈復(fù)合人造板的制造方法，首先將秸稈進(jìn)行粉碎切斷使玉米秸稈的含水率控制在15-20％后，然后進(jìn)行堿液處理、干燥處理，提出干燥后分離出的雜質(zhì)，篩分并再次粉碎，然后對表皮段、芯層段、粉塵段施膠，將施膠后的混合料鋪裝在標(biāo)準(zhǔn)模具中，并成要求的板胚厚度，對鋪裝好的混合料進(jìn)行熱壓，砂光、磨邊，形成玉米秸稈復(fù)合高強(qiáng)度人造板。
文檔編號B27N1/02GK101549517SQ200810179610
公開日2009年10月7日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者吳有智, 張定軍, 張曉偉, 陽 熊, 王海燕, 陳振斌, 馬應(yīng)霞 申請人:蘭州理工大學(xué)