[发明专利]基于木素胶的制备无甲醛人造板的方法

说明书

技术领域

本发明属于人造板生产的技术领域，具体涉及到人造板的胶黏剂和成型方法。

背景技术

人造板用胶粘剂占世界胶粘剂总量的70%之多，而其中的三大胶（脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)、三聚氰胺－甲醛树脂(MF)）以其使用方便、价格低廉的优势一直以来受到生产者的长期依赖，但是，自其被证实在生产和使用过程中释放的甲醛会对人体造成伤害以来，其产品的销售在广大消费者中正接受越来越大的阻力。据统计，我国每年有100万吨以上的甲醛用于纤维板，引起严重的环境污染，包括生产过程的污染和使用中引起的室内空气污染。因此，国内外学者一直致力于低甲醛和无甲醛板的研究，但目前无论在基础理论方面还是工艺技术方面尚没有重大突破。

造纸废木素是造纸工业的副产物，我国每年产量约有1000多万吨。但时至今日, 我国对木素的应用仍然很少, 造纸废木素还没有得到很好的高值化利用, 大多数高浓黑液是为了回收碱而燃烧掉, 只利用了燃烧所放出的热量, 其利用价值不高。相当多的低浓度中的木素被排放至水体，造成严重的水污染。因此如何开发利用造纸废木素资源以提高其回收利用价值就显得非常必要。

天然植物中,木素就象胶黏剂一样，分布在纤维素和半纤维素的周围，主要分布在纤维细胞的S2层（总量最大）和复合胞间层（浓度最高），对纤维素纤维具有很强的粘合作用，使之成为强有力的骨架结构。根据木素的这一特性和原理，多年来，人们纷纷致力于基于木素的胶黏剂开发工作。作为胶粘剂，目前木素在工业上的应用有两种途径，一是直接作为胶粘剂，二是与酚醛、脲醛等其它胶粘剂共混改性后使用。木素本身作为胶黏剂使用时，要求有一定的酸度，而且热压温度偏高，与其它胶相比需要更长的热压时间。同时木素压缩后会使产品呈现黑色，增加了生产的后加工程序，而且产品的物理性能、耐水性都存在较大缺陷；针对以上不足，人们尝试采用改性的方法以改变木质素性能，常见的改性方法包括羟甲基化、酚化、氧化法等。而利用木素对酚醛、脲醛改性方面，国内外主要集中在木素-酚醛（LPF）胶，木素-脲醛（LUF）胶，木素-三聚氰氨（LMF）胶，木素-聚氨酯（LPU）胶等品种，已取得多项突破，但是这些木素胶粘剂含有大量的甲醛，限制了纤维板的使用范围，其生产过程和使用过程中也产生较多含甲醛废气。而木素直接作为胶粘剂使用时存在玻璃点转移温度高、成型时不易融熔化与分散。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于木素胶的制备无甲醛人造板的方法，利用该方法生产的人造板环保无甲醛。

本发明所述的一种基于木素胶的制备无甲醛人造板的方法是利用造纸废木素乙酰化后形成的木素胶胶黏剂与采用空气粉碎技术粉碎秸秆形成的颗粒经混合并热压而形成的人造板的方法。

造纸废木素含有大量的酚羟基、醇羟基和羧基，极性大，致使其软化点高，难以塑化。本发明的一个技术点就是通过乙酸酐对造纸废弃的木素进行乙酰化，使改性后的木素具有良好的热塑性和热熔融性。

所述造纸废弃的木素改性的方法为：采用4-二甲氨基吡啶和吡啶混合物（1:1-3，V:V）为催化剂,用量为3-5%，，在30-50℃下利用乙酸酐/乙酸混合液（1:1，V：V）对木素进行乙酰化（固液比为1:1-2），反应时间为3-5h，木素的乙酰化度达到1.1/C9以上，使得木素的玻璃点转移温度（Tg）降到170℃以下，由此形成木素胶，具体化学反应过程如下：

利用空气粉碎技术将秸秆粉碎到至50-80微米尺寸的秸秆颗粒。

利用木素胶和秸秆颗粒制备无甲醛人造板的方法是采用二次热压法制备无甲醛人造板，具体为：

第一次热压：在中低温140-160℃条件下，将木素胶与秸秆颗粒混合均匀，在模具中铺装，木素用量为总原料的10%-30%，然后进行热压，热压压力为3-7Mpa，保压3-10分钟，卸压；在此温度下秸秆纤维中的半纤维素脱乙酰基，产生乙酸，乙酸对木素进行部分溶解使木素分散至秸秆颗粒之间形成颗粒-木素胶复合体；

第二次热压：将热压温度升至170-200℃，压力提高至8-12Mpa，保压8-15分钟，含水率为保持为3－5%，然后泄压，冷却；乙酰化木素在170℃条件下发生熔融，进入秸秆细胞壁，木素与纤维素、半纤维素组分之间发生互穿和塑化，产生高强度的互穿网络聚合物（Interpenetrating Polymer，简称INP）结构。