[發(fā)明專利]一種以等離子體處理木纖維增強纖維板界面膠合能力方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610060317.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN107009478A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜文鑫;郭明輝
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B27N3/12
• 分類號: B27N3/12;B27K5/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增強木纖維和木質(zhì)素界面膠合性能、從而提升木質(zhì)纖維板力學(xué)強度的方法。

背景技術(shù)

目前因甲醛釋放量超標(biāo)而導(dǎo)致人造板產(chǎn)品不合格的現(xiàn)象普遍存在，如何降低人造板的甲醛釋放量已經(jīng)成為人造板的一個熱點研究問題。降低甲醛釋放量的方法主要是在生產(chǎn)中加入游離甲醛捕捉劑、真空氨氣處理法等，但是降醛方法成本高、降醛效果不穩(wěn)定。采用無醛膠粘劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的含甲醛的膠粘劑是一種從根本上解決甲醛釋放問題的措施。

工業(yè)木質(zhì)素是制漿造紙工業(yè)所產(chǎn)生廢液的主要成分，其大部分都被排入江河或燒掉，對環(huán)境污染嚴(yán)重。然而木質(zhì)素本身在木材中是起著粘合作用的，并且造紙廢液工業(yè)木質(zhì)素具有很多活性官能團(tuán)，特別是羥基含量較高，這些都決定了可以用工業(yè)木質(zhì)素代替含醛膠黏劑作為無醛膠粘劑來制備無醛人造板。利用工業(yè)木質(zhì)素作膠粘劑，既可有效地緩解造紙黑液污染環(huán)境的問題，又可以解決人造板行業(yè)的甲醛釋放問題，同時也可帶來明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

但是直接用木纖維混合工業(yè)木質(zhì)素制備的纖維板其膠合強度都不是很高，這既有工業(yè)木質(zhì)素的原因，也有木纖維的原因。木纖維，一般來自于林業(yè)采伐剩余物、木材加工剩余物和廢棄木材等，不同來源的木纖維，其化學(xué)反應(yīng)活性也有很大的差別，有些來自于廢棄木材的木纖維表面被污染、化學(xué)活性較低，造成了所壓成板的木纖維和木質(zhì)素間的界面膠合能力較弱。

等離子體處理技術(shù)可以使材料表面的化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生大量的自由基，引進(jìn)了許多極性基團(tuán)，使表面性能獲得優(yōu)化。因此可以引入等離子體處理技術(shù)處理木纖維，使木纖維表面獲得活化，提升其表面性能，從而提高木纖維和木質(zhì)素的界面膠合能力，增強以木質(zhì)素為膠粘劑的纖維板的力學(xué)強度。

綜上所述，現(xiàn)有的傳統(tǒng)人造板行業(yè)及直接利用木質(zhì)素為膠粘劑方面主要存在以下問題：

一、傳統(tǒng)人造板所使用的膠粘劑會釋放甲醛，對人體健康及環(huán)境產(chǎn)生危害；

二、造紙廢液嚴(yán)重污染環(huán)境，來源于造紙廢液的工業(yè)木質(zhì)素被浪費掉；

三、直接利用木纖維混合木質(zhì)素制備的纖維板界面膠合能力弱，力學(xué)強度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決傳統(tǒng)人造板行業(yè)甲醛危害健康、制漿造紙行業(yè)廢水污染和木纖維/木質(zhì)素界面膠合能力弱的問題，從而提供一種以等離子體處理增強木纖維以及木質(zhì)素界面膠合能力、提升基于木質(zhì)素粘合劑的纖維板力學(xué)強度的方法。

一種以等離子體處理增強木纖維以及木質(zhì)素界面膠合能力的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、選取適量的木纖維，置于烘箱中干燥，得到具有一定含水率(12％-16％)的木纖維；

二、打開等離子體發(fā)生器反應(yīng)釜，將步驟一干燥后的木纖維均勻分散在反應(yīng)釜內(nèi)，同時保證反應(yīng)釜尚有一定的容積未被全部填充；

三、閉合反應(yīng)釜，并打開等離子體發(fā)生器，調(diào)整CTP-2000K等離子電源的工作參數(shù)：輸出電壓為50V，輸出頻率為10Hz；

四、進(jìn)行一段時間2-4min的氣體介質(zhì)表面處理；

五、控制等離子體發(fā)生器的功率以及反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為200-240℃，升溫速率為20-25℃/s，避免升溫過快；

六、當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)溫度穩(wěn)定時，控制氣體介質(zhì)噴入量為2-3L/h，使其保持較為穩(wěn)定的等離子態(tài)；

七、保持步驟六狀態(tài)2.5-5min；

八、逐漸減小氣體噴入量及調(diào)整發(fā)生器功率至關(guān)閉，等待反應(yīng)釜內(nèi)的溫度和所在環(huán)境溫度接近20℃時，打開反應(yīng)釜；

九、取出反應(yīng)釜內(nèi)的木纖維，相比于未處理的木纖維，此時的木纖維與木質(zhì)素的界面膠 合能力得到了增強，與木質(zhì)素共混熱壓形成的纖維板具有較強的力學(xué)強度。

本發(fā)明的有益效果是：一、等離子體處理過的木纖維與木質(zhì)素共混物界面膠合效果好，內(nèi)結(jié)合強度遠(yuǎn)高于未處理木纖維與木質(zhì)素?zé)釅盒纬傻陌宀模欢⑾鄬τ谖刺幚砟纠w維與木質(zhì)素?zé)釅盒纬傻陌宀模入x子體處理過的木纖維與木質(zhì)素制造的環(huán)保型纖維板的尺寸穩(wěn)定性與耐久性也有一定程度的提高；三、本發(fā)明所選用的等離子體處理功率較低，處理周期短，能耗低，處理方便；四、本發(fā)明在處理過程中使用廢棄的生物質(zhì)材料作木纖維，不添加任何化學(xué)藥劑，因此本發(fā)明綠色環(huán)保無污染；五、本發(fā)明采用以氧氣為介質(zhì)的等離子體處理方法對木纖維進(jìn)行處理，生產(chǎn)成本低。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉得具體實施方式，還包括各具體實施方式之間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式所敘述的一種利用等離子體改善木纖維和木質(zhì)素增強界面膠合性能的方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：