[發(fā)明專利]一種礦物纖維增強(qiáng)地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010028178.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN113122150A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張揚(yáng);鄧穆玲;潘大衛(wèi);張娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09J1/00
• 分類號(hào): C09J1/00;C09J11/04
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本發(fā)明涉及一種礦物纖維增強(qiáng)地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑的制備方法，該發(fā)明方法擬采用生產(chǎn)能耗低、綜合性能優(yōu)于硅酸鹽水泥的偏高嶺土，通過礦物纖維對(duì)地質(zhì)聚合物基體進(jìn)行增韌改性后，制成一種環(huán)保高性能地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑。本發(fā)明的制備方法主要通過纖維分散、纖維表面改性以及對(duì)地質(zhì)聚合物基體進(jìn)行增強(qiáng)增韌三個(gè)步驟有效地解決纖維團(tuán)聚以及地質(zhì)聚合物作為木材無機(jī)膠與木材膠接界面相容性差的問題。該制備方法制得的地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑自身具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐酸堿性、耐水性等優(yōu)點(diǎn)，無甲醛釋放，綠色環(huán)保，對(duì)于在木材膠黏劑領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用具有很大的工業(yè)化價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木材無機(jī)膠黏劑領(lǐng)域，具體涉及一種礦物纖維增強(qiáng)地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑的制備方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的木材有機(jī)膠黏劑比較，木材無機(jī)膠黏劑具有環(huán)保綠色、無游離甲醛釋放、耐燃等優(yōu)點(diǎn)。其中在木材無機(jī)膠黏劑領(lǐng)域中，目前使用的較為廣泛的是普通硅酸鹽水泥，與傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥對(duì)比，地質(zhì)聚合物原材料取材于天然固體廢棄物，并且在其生產(chǎn)過程中沒有產(chǎn)生粉塵和二氧化碳，符合提倡開發(fā)綠色環(huán)保、環(huán)境友好型材料的行業(yè)理念，具有較大的社會(huì)效益。

地質(zhì)聚合物是以無機(jī)鋁硅酸鹽為原料在堿激發(fā)劑條件下溶解、分散、重組反應(yīng)而成的具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶型或者無定型的無機(jī)膠凝聚合物。在一般條件下，地質(zhì)聚合物聚合反應(yīng)的生成物是一種無定形的硅鋁酸鹽化合物，在較高的溫度下，可生成類沸石型的微晶結(jié)構(gòu)。因此，地質(zhì)聚合物同時(shí)具備有機(jī)高分子的鍵接結(jié)構(gòu)和無機(jī)物的特點(diǎn)，表現(xiàn)出許多優(yōu)異性能。在常溫下聚合而成的地質(zhì)聚合物，不存在硅酸鈣的水化反應(yīng)，其最終產(chǎn)物以離子鍵和共價(jià)鍵為主，而普通的硅酸鹽水泥以范德華鍵及氫鍵為主，因此地質(zhì)聚合物的性能類似于沸石并優(yōu)于傳統(tǒng)水泥，具有更加優(yōu)異的耐酸堿性、尺寸穩(wěn)定性、耐久性等優(yōu)點(diǎn)。

但是和普通硅酸鹽水泥一樣，目前地質(zhì)聚合物存在著脆性大、韌性差等問題，未經(jīng)改性的純地質(zhì)聚合物抗彎強(qiáng)度低，延伸率小。作為無機(jī)聚合物，應(yīng)用于木材膠接領(lǐng)域中還存在著界面相容性差的問題。因此如何提高地質(zhì)聚合物的韌性和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)聚合物基體的增強(qiáng)增韌，實(shí)現(xiàn)與木材膠接強(qiáng)界面的構(gòu)建是地質(zhì)聚合物基無機(jī)膠黏劑廣泛應(yīng)用于木材領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵性問題。基于目前存在的問題，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者紛紛對(duì)地質(zhì)聚合物增強(qiáng)增韌進(jìn)行了研究。

公布號(hào)為CN101570425的中國發(fā)明專利公開了一種有機(jī)纖維增強(qiáng)的無機(jī)地質(zhì)聚合物復(fù)合凝膠材料及其制備方法，此發(fā)明以聚丙烯纖維作為增強(qiáng)材料，可提高對(duì)硅酸鈉激發(fā)磷渣基體的增韌，該發(fā)明結(jié)果顯示，改性后復(fù)合材抗壓強(qiáng)度相比未處理材的增強(qiáng)幅度達(dá)20％左右。公布號(hào)為CN101182152的中國發(fā)明專利公開了一種無機(jī)纖維增強(qiáng)無機(jī)聚合物復(fù)合材料的制備方法，該發(fā)明以短切碳纖維作為改性劑，以偏高嶺土、氫氧化鉀溶液和去離子水為制備地質(zhì)聚合物的主要原料，該發(fā)明雖然能有效解決地質(zhì)聚合物脆性大韌性差的問題，但存在與木質(zhì)原料界面相容性差的問題，致使現(xiàn)有的地質(zhì)聚合物難以實(shí)現(xiàn)與木材的高強(qiáng)度膠接。

若能有效地解決目前所存在的技術(shù)難題，制備出性能優(yōu)異的地質(zhì)聚合物基木材膠黏劑，對(duì)于一直在追求無醛環(huán)保的木材膠黏劑領(lǐng)域而言具有重要的行業(yè)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決：首先是使用纖維分散劑分離纖維，解決纖維團(tuán)聚問題，其次是纖維表面的刻蝕和活化，最后再通過基體原料和改性后的礦物纖維在堿激發(fā)劑中形成高強(qiáng)度的地質(zhì)聚合物基膠黏劑。

其中，所述的基體原料選自高嶺土，礦渣，粉煤灰，赤泥，硅粉，稻殼灰的一種或者兩種以上混合物，優(yōu)選偏高嶺土，粒度為100-2000目。

所述的堿激發(fā)劑由液體硅酸鈉和強(qiáng)堿溶液制成，所述強(qiáng)堿溶液選自NaOH溶液、KOH溶液的一種，優(yōu)選NaOH溶液。其中硅酸鈉與強(qiáng)堿溶液的質(zhì)量比為5:1-8:1，堿激發(fā)劑中液體硅酸鈉模數(shù)為1-4，優(yōu)選為1.3-2.5；強(qiáng)堿溶液濃度為1-20mol/L，優(yōu)選為8-15mol/L。