[发明专利]一种以等离子体处理木纤维增强纤维板界面胶合能力方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强木纤维和木质素界面胶合性能、从而提升木质纤维板力学强度的方法。

背景技术

目前因甲醛释放量超标而导致人造板产品不合格的现象普遍存在，如何降低人造板的甲醛释放量已经成为人造板的一个热点研究问题。降低甲醛释放量的方法主要是在生产中加入游离甲醛捕捉剂、真空氨气处理法等，但是降醛方法成本高、降醛效果不稳定。采用无醛胶粘剂代替传统的含甲醛的胶粘剂是一种从根本上解决甲醛释放问题的措施。

工业木质素是制浆造纸工业所产生废液的主要成分，其大部分都被排入江河或烧掉，对环境污染严重。然而木质素本身在木材中是起着粘合作用的，并且造纸废液工业木质素具有很多活性官能团，特别是羟基含量较高，这些都决定了可以用工业木质素代替含醛胶黏剂作为无醛胶粘剂来制备无醛人造板。利用工业木质素作胶粘剂，既可有效地缓解造纸黑液污染环境的问题，又可以解决人造板行业的甲醛释放问题，同时也可带来明显的经济和社会效益。

但是直接用木纤维混合工业木质素制备的纤维板其胶合强度都不是很高，这既有工业木质素的原因，也有木纤维的原因。木纤维，一般来自于林业采伐剩余物、木材加工剩余物和废弃木材等，不同来源的木纤维，其化学反应活性也有很大的差别，有些来自于废弃木材的木纤维表面被污染、化学活性较低，造成了所压成板的木纤维和木质素间的界面胶合能力较弱。

等离子体处理技术可以使材料表面的化学组分和结构发生变化，产生大量的自由基，引进了许多极性基团，使表面性能获得优化。因此可以引入等离子体处理技术处理木纤维，使木纤维表面获得活化，提升其表面性能，从而提高木纤维和木质素的界面胶合能力，增强以木质素为胶粘剂的纤维板的力学强度。

综上所述，现有的传统人造板行业及直接利用木质素为胶粘剂方面主要存在以下问题：

一、传统人造板所使用的胶粘剂会释放甲醛，对人体健康及环境产生危害；

二、造纸废液严重污染环境，来源于造纸废液的工业木质素被浪费掉；

三、直接利用木纤维混合木质素制备的纤维板界面胶合能力弱，力学强度较差。

发明内容

本发明要解决传统人造板行业甲醛危害健康、制浆造纸行业废水污染和木纤维/木质素界面胶合能力弱的问题，从而提供一种以等离子体处理增强木纤维以及木质素界面胶合能力、提升基于木质素粘合剂的纤维板力学强度的方法。

一种以等离子体处理增强木纤维以及木质素界面胶合能力的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、选取适量的木纤维，置于烘箱中干燥，得到具有一定含水率(12％-16％)的木纤维；

二、打开等离子体发生器反应釜，将步骤一干燥后的木纤维均匀分散在反应釜内，同时保证反应釜尚有一定的容积未被全部填充；

三、闭合反应釜，并打开等离子体发生器，调整CTP-2000K等离子电源的工作参数：输出电压为50V，输出频率为10Hz；

四、进行一段时间2-4min的气体介质表面处理；

五、控制等离子体发生器的功率以及反应釜内的温度为200-240℃，升温速率为20-25℃/s，避免升温过快；

六、当反应釜内温度稳定时，控制气体介质喷入量为2-3L/h，使其保持较为稳定的等离子态；

七、保持步骤六状态2.5-5min；

八、逐渐减小气体喷入量及调整发生器功率至关闭，等待反应釜内的温度和所在环境温度接近20℃时，打开反应釜；

九、取出反应釜内的木纤维，相比于未处理的木纤维，此时的木纤维与木质素的界面胶 合能力得到了增强，与木质素共混热压形成的纤维板具有较强的力学强度。

本发明的有益效果是：一、等离子体处理过的木纤维与木质素共混物界面胶合效果好，内结合强度远高于未处理木纤维与木质素热压形成的板材；二、相对于未处理木纤维与木质素热压形成的板材，等离子体处理过的木纤维与木质素制造的环保型纤维板的尺寸稳定性与耐久性也有一定程度的提高；三、本发明所选用的等离子体处理功率较低，处理周期短，能耗低，处理方便；四、本发明在处理过程中使用废弃的生物质材料作木纤维，不添加任何化学药剂，因此本发明绿色环保无污染；五、本发明采用以氧气为介质的等离子体处理方法对木纤维进行处理，生产成本低。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举得具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式所叙述的一种利用等离子体改善木纤维和木质素增强界面胶合性能的方法，具体是按照以下步骤进行的：