不同胶黏剂对玄武岩纤维增强竹木胶合板胶合性能的影响

分别采用环氧树脂、水溶性酚醛树脂和醇溶性酚醛树脂胶黏剂制备玄武岩纤维增强竹木胶合板,研究不同胶黏剂以及偶联剂处理竹材对板材胶合性能的影响。结果表明:1)采用不同胶黏剂胶合制成的玄武岩纤维增强竹木胶合板胶合性能依次为:醇溶性酚醛树脂胶黏剂〉水溶性酚醛树脂胶黏剂〉环氧树脂胶黏剂。2)竹材经偶联剂HMR和KH550处理后的胶合性能得到明显提高。     

纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂的初步研究

以纤维素乙醇木质素、苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,制备了纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂,研究了木质素替代苯酚的工艺以及对胶黏剂性能的影响。研究发现:当木质素替代率为30%时,纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂胶合强度达到国家Ⅰ类板要求,甲醛释放量达到Eo级,且成本低、胶合强度好、低毒环保,可广泛用于制备室外级人造板。     

木质素改性脲醛树脂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响

针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。     

花生壳苯酚液化产物制备高耐水性木材胶黏剂的研究

以花生壳苯酚液化产物(PL)为主要原料,采用正交试验研究了加成反应的低温反应时间、缩聚反应的高温反应时间以及反应结束时的温度对花生壳苯酚液化产物-甲醛(PLPF)树脂胶合性能的影响,优化了树脂合成工艺,研究了三聚氰胺改性树脂及其PLPF的共混改性工艺,制备出了高耐水性生物质基木材胶黏剂。研究结果表明:当高温反应时间为40 min,最终反应温度为70℃时,可以获得性能优良的PLPF树脂。通过与三聚氰胺改性树脂共混改性PLPF胶黏剂所制试件的胶合强度可知:将PLPF树脂与三聚氰胺以7∶3的质量比共混,可以将共混改性PLPF树脂所制试件的平均胶合强度提高到1.1 MPa;而将改性树脂单独用于胶合板制备时,胶合性能较差。全反射红外光谱图显示,三聚氰胺与PLPF树脂会发生交联反应,改性PLPF树脂的图谱中存在明显的三聚氰胺特征结构,同时,也保留了部分PLPF树脂的特征结构。DSC分析显示,改性PLPF树脂与PLPF树脂相比,固化温度范围变小,反应热降低,热固化反应程度降低。     

金属离子对大豆基木材胶黏剂胶合性能的影响

使用聚酰胺多胺-环氧氯丙烷树脂(PAE)溶液、脱脂豆粉和金属氯化物溶液调制无醛大豆基木材胶黏剂,采用傅里叶红外光谱、热重分析、胶合板性能评价等方法,探究金属离子种类、用量及其加入方式对大豆胶黏剂胶合性能的影响。结果表明:金属离子对大豆胶黏剂的胶合性能有着重要影响。添加Mg~(2+)与Fe~(3+)能够提高胶接耐水性能,而添加Na~+、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Al~(3+)等金属离子会不同程度降低大豆胶黏剂耐水性能;Mg~(2+)可促进大豆蛋白伸展而且不影响PAE树脂的交联特性,使脱脂豆粉能与PAE树脂产生更好的交联反应,赋予大豆胶黏剂更好的胶接耐水性能;当Mg~(2+)添加量为胶黏剂的1.5 wt%(以1 wt%MgCl_2溶液计)时,压制的胶合板28 h"煮-烘-煮"湿强度达到1.16 MPa,较未添加金属离子大豆胶黏剂的湿强度提高11.5%,然而Mg~(2+)的添加顺序对大豆胶黏剂的胶合性能基本无影响。     

不同胶黏剂对俄罗斯落叶松木材胶合性能的影响研究

为验证进口俄罗斯落叶松木材胶合性能,选用4种具代表性的结构用室温固化胶黏剂,根据GB/T 26899—2011《结构用集成材》进行胶合性能试验,对俄罗斯落叶松及胶黏剂的胶合性能进行分析研究。结果表明:对于俄罗斯落叶松,单组份聚氨酯、双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯3种胶黏剂的胶层剪切强度和胶层剥离率均满足标准要求,其中双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯胶黏剂胶合性能优异,单组份聚氨酯胶黏剂胶合性能良好;间苯二酚-甲醛树脂胶黏剂的胶合性能虽能达到标准要求,但不推荐作为结构用胶黏剂。     

基于纳米压痕技术的木材胶合界面力学行为

【目的】研究木材胶合界面的静态和动态力学行为,探讨树脂渗透对木材管胞壁层力学性能的影响,为木质复合材料制造工艺优化和增强改性提供理论依据。【方法】采用纳米压痕静态和动态力学测试技术(Nano-DMA),对针叶材火炬松与酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)胶黏剂所形成胶合界面区域各相材料的静态弹性模量、硬度、蠕变性能以及储能模量和损耗模量等力学行为进行分析。【结果】静态力学行为方面,在界面区域,PF和UF渗透进入管胞壁层后,木材管胞壁的弹性模量( E r)和硬度( H )提高;经PF渗透后,木材管胞壁的 E r和 H 分别增加7%和26%;Burgers蠕变力学模型可有效描述胶合界面区域管胞壁的纳米压痕蠕变特性,经树脂渗透后,木材管胞壁的瞬时弹性模量增加,黏弹性模量和黏性系数减小;在保载初期,PF界面区域木材管胞壁的蠕变柔量约下降60%,UF界面区域木材管胞壁的蠕变柔量约下降58%。动态力学行为方面,随着加载频率增加,界面材料的储能模量( E ′ r)逐渐增大,而损耗模量( E ″ r)和损耗因子(tan δ)呈减小趋势;当加载频率为10 Hz时,PF和UF树脂渗透使得管胞壁层的储能模量分别增加16%和29%。【结论】胶合界面区域胶黏剂进入管胞壁层,对木材管胞的静态力学性能具有增强作用,同时胶黏剂可提高管胞壁的短期抗蠕变能力;木材管胞壁具有较高的储能模量和损耗模量,而树脂的储能模量和损耗模量较低,经树脂渗透后,木材管胞壁的储能模量增加,但损耗模量和损耗因子呈下降趋势,可能对界面传递和分散应力产生不利影响。     

等离子体改性热塑性树脂薄膜制备环保胶合板试验

为获得无甲醛释放的环保胶合板,将热塑性树脂薄膜(低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC))用作胶黏剂,并利用空气介质阻挡等离子体对热塑性树脂薄膜进行表面改性处理以提高薄膜与杨木单板的界面相容性,从而获得性能良好的环保胶合板。研究了等离子体处理对胶合板胶合性能的影响,并从等离子体处理对热塑性树脂薄膜表面化学组分及其对胶合板界面形貌的影响分析其胶合机理。结果表明:在等离子体处理功率为4.5 kW、处理时间为8 m/min的条件下处理热塑性树脂薄膜,胶合板的胶合强度得到显著提高,LLDPE/杨木胶合板的胶合强度从0.49 MPa增至0.81 MPa,PP/杨木胶合板的胶合强度从0.65 MPa提高到0.84 MPa,均达到Ⅱ类胶合板标准要求。其中用等离子体处理后PVC与杨木制备的胶合板能满足Ⅰ类胶合板的标准要求,胶合强度达到0.79 MPa。XPS分析表明,等离子体改性热塑性树脂薄膜的表面发生了氧化反应,引入了含氧官能团,提高了薄膜表面极性,有利于提高薄膜与杨木单板之间的相互作用,从而使得胶合板的界面胶合更为紧密,说明等离子体处理后树脂与杨木单板的相容性提高,树脂能在单板表面更好地附着。热塑性树脂薄膜与杨木单板制备的胶合板仅有极微量甲醛释放,其主要源于木材自身,远低于国家标准对人造板甲醛释放限量的要求。研究证明等离子体处理能明显改善热塑性树脂薄膜与杨木单板的界面相容性。     

基于面料熨烫胶接的木质家具饰面翻新研究

为实现木质旧家具在居家条件下的翻新改造,采用熨烫固化胶接方法用面料对桦木板表面进行饰面翻新,通过探究胶黏剂种类、熨烫温度和熨烫时间对面料翻新木材的胶合强度及耐水性的影响,得出理想的烫熨胶接工艺并将之用于木质旧家具的饰面翻新。结果表明:使用电熨斗的熨烫固化代替热压机的热压固化可实现居家条件下对木质家具的面料饰面翻新,胶黏剂种类、熨烫温度和熨烫时间对饰面翻新木材的胶合强度及耐水性有着重要影响;适当提高熨烫温度和延长熨烫时间可促进胶黏剂的固化进而确保胶合性能;在3种胶黏剂中最适于居家饰面翻新木质家具的胶黏剂为API胶黏剂。通过手工熨烫方法可实现对旧家具的个性化翻新,在避免家居审美疲劳的同时实现旧家具的再利用。     

缩合单宁-PEI改性大豆蛋白胶黏剂制备及性能研究北大核心

以脱脂豆粕为原料,以环氧类树脂为交联剂,并用聚乙烯亚胺(PEI)改性缩合单宁为增强剂制备大豆蛋白基木材胶黏剂,探究缩合单宁与PEI添加比例对胶合板胶合强度的影响,并对改性后大豆蛋白胶黏剂的微观形貌、热稳定性等进行表征和分析,探讨缩合单宁改性大豆蛋白胶黏剂的增强机理。结果表明:当胶黏剂体系中缩合单宁与PEI的质量比为2∶1时,胶合板的耐水胶合强度为1.06 MPa,与未改性的相比提高了360.8%,满足GB/T 9846—2015Ⅱ类板指标要求。该胶黏剂原料为可再生资源,且具有良好的耐水性,具有工业应用的潜力。     

玉米酒精粕基木材胶黏剂的制备及其性能

以玉米酒精粕(DDGS)为原料、聚酰胺环氧氯丙烷树脂(PAE)为交联剂、水溶性豆粕(SM)为增强剂制备玉米酒精粕基木材胶黏剂,对比了DDGS与SM蛋白质含量及其氨基酸种类与含量,测试了胶黏剂黏度与制备胶合板的胶合强度,表征了固化胶黏剂功能性基团、热稳定性、断面形态,解析了DDGS基胶黏剂组分对性能的影响规律与增强作用机制。结果表明:与SM相比较,DDGS中蛋白含量低46.3%,蛋白质亲水侧链氨基酸含量低22.0%,疏水侧链氨基酸高43.4%,DDGS蛋白溶解性和反应活性低于SM蛋白;当原料m(DDGS)∶m(SM)=3∶1时,胶黏剂制备胶合板耐水胶合强度为0.91 MPa,较DDGS胶黏剂提高727.3%,达到国家Ⅱ类胶合板标准要求,同时原料成本降低29.2%;相比SM胶黏剂,m(DDGS)∶m(SM)=1∶3时,胶黏剂制备胶合板耐水胶合强度提高7.5%,达1.43 MPa,其原因是SM的加入提高了胶黏剂交联密度;胶黏剂黏度降低了32.4%,更容易渗透到木材孔隙中形成机械结合力;DDGS中含有7%纤维,可以对胶黏剂产生物理增强作用,阻碍裂隙延伸,提高内聚力。因此,利用DDGS为原料可有效制备耐水木材胶黏剂并用于胶接人造板,有利于推动蛋白基木材胶黏剂的工业化应用。     

3种添加剂对酚醛树脂固化性能的影响

研究三种添加剂(尿素、碳酸钠和乙酸甘油酯)对酚醛树脂(PF树脂)固化性能、适用期和胶接强度的影响。试验结果表明,在添加剂作用下,PF树脂胶合板的胶合强度能够达到GB/T 9846.3-2004《胶合板第3部分:普通胶合板通用技术条件》规定的Ⅰ类板要求,所需热压时间缩短;碳酸钠可最有效地实现PF树脂的快速固化,且对树脂的适用期影响较小。     

超声对竹材表面性能和竹层积材胶合性能的影响

运用超声空化作用处理漂白和炭化竹材以期提高竹材表面性能,提高胶黏剂在竹材表面上的浸润性,进而提高竹层积材的胶合剪切强度。分析了不同超声处理工艺对竹材表面粗糙度和表面润湿性的影响;测试分析了超声处理竹片制成的竹层积材的胶合剪切强度变化。结果表明:超声空化作用能够提高竹材表面粗糙度、降低酚醛树脂胶在竹材表面的接触角,提高酚醛树脂在竹材表面浸润性。超声工艺参数对竹层积材胶合剪切强度的影响程度由大到小依次是温度、功率、时间,竹层积材胶合剪切强度表明:相比较于未处理的竹层积材,经最优超声工艺处理后的漂白竹层积材胶合剪切强度提升18%,炭化竹层积材胶合剪切强度提升12.5%,说明超声提高了竹材表面粗糙度和表面润湿性进而增强了竹材与酚醛胶黏剂的机械耦合作用。总体来看,漂白竹材表面粗糙度大于炭化竹材、润湿性弱于炭化竹材,漂白竹层积材胶合剪切强度大于炭化竹层积材。     

低成本酚醛树脂压制家具用胶合板的研究

酚醛树脂是一类性能优良的结构胶黏剂,但价格昂贵。在保证胶合强度的条件下,试验引入价廉的尿素替代部分苯酚,以降低酚醛树脂生产成本。试验表明,对酚醛树脂性能影响的主次依次为:尿素含量聚乙烯醇用量NaOH用量。通过正交试验确定出尿素改性酚胶试验的最佳工艺条件:甲醛(37%)的加入量为272s,苯酚的质量为120s,尿素含量为30%,摩尔比1:0.65(P/NaOH),聚乙烯醇的加人量为6g,所制得的改性酚醛树脂的胶合强度优异,且成本降低。     

环氧化合物改性大豆蛋白胶黏剂制备工艺与性能研究

通过三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(THPTG)交联聚合大豆蛋白降解液制备低黏度大豆蛋白胶黏剂,研究THPTG用量、反应时间、反应温度等工艺参数对大豆蛋白胶黏剂黏度、耐水胶合强度和固化性能的影响,优化大豆蛋白胶黏剂制备工艺条件。结果表明:THPTG用量与反应时间对大豆蛋白胶黏剂黏度、耐水胶合强度均有显著影响,而反应温度仅对黏度影响较大;THPTG用量为9%时,大豆蛋白胶黏剂固化温度为130.20℃,固化反应热达到最大值199.7 J/g。大豆蛋白胶黏剂优化的制备工艺条件为THPTG 9%、反应时间50 min、反应温度70℃,制备的胶黏剂黏度为106 mPa·s,耐水胶合强度达到0.76 MPa,满足GB/T 9846—2015对于Ⅱ类胶合板标准要求。     

单板层积材的加速老化性能研究

本文对高频胶合的马尾松LVL和杨木LVL的老化性能进行了讨论,并比较了乳液酚醛树脂胶和酸固化酚醛树脂胶在BDB28和A1080加速老化后的胶合剪切强度的损失率。得出的结论如下:1)乳液酚醛树脂肢胶合的马尾松LVL,胶合剪切强度随老化时间的延长逐渐趋于稳定,最后稳定在老化前强度的70％左右;2)乳液酚醛树脂胶的老化性能比酸固化酚醛树脂胶好;3)对于乳液酚醛树脂胶马尾松LVL和酸固化酚醛树脂胶杨木LVL,可以用BDB28处理方法代替A1080加速老化方法快速测定其胶合剪切强度的损失率。     

酚醛树脂低温快速固化剂的开发与分析

碳酸氢钠、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯作为固化剂分别按一定比例与酚醛树脂(PF)复合,可实现在低温条件下使酚醛树脂快速同化。研究了低温快速固化剂对酚醛树脂性能的影响,考察了不同固化剂对酚醛树脂固化速度和对胶合板胶合强度的影响,遴选出最优的酚醛树脂低温快速固化剂。并通过红外光谱(FT-IR)和热失重分析(TGA)解析了不同固化剂对酚醛树脂分子结构和热稳定性的影响。结果表明,当碳酸丙烯酯添加比例为2%时,酚醛树脂可在120℃的固化温度下,达到较短固化时间(凝胶时间208 s)和较高胶合强度(1.77 MPa)。     

间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂的研究

采用间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂,结果表明,P/R摩尔比对间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶合木的剪切强度影响不大,剥离率与P/R摩尔比呈线性关系.间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶合木的剪切强度≥6MPa,剥离率＜10％.     

甲醛捕捉剂在胶合板生产中的应用

普通UF树脂胶中添加甲醛捕捉剂H300或H800后,其固化时间明显延长.采用H300或H800改性的UF醛树脂胶黏剂生产胶合板,在保证胶合强度的前提下,板材的甲醛释放量达到国标E2或E1级要求.     

竹材苯酚液化及胶黏剂制备工艺

采用单因素试验和正交试验研究了竹材加工剩余物的苯酚液化工艺,并进一步研究了竹材苯酚液化产物-甲醛树脂胶黏剂(BPF)的制备工艺和性能。试验结果表明:竹材苯酚液化过程中,液化温度对液化效果的影响最为显著,其次是液比和液化反应时间,催化剂用量2%~4%范围内对液化效果影响不大。竹材加工剩余物苯酚液化的优选工艺为:液固比值3.5、催化剂用量4%、液化温度145℃、液化时间60 min;在此工艺下竹材液化率为99.1%。胶黏剂制备过程中,竹材苯酚液化物与甲醛溶液(甲醛质量分数为37%)的合理质量比为100∶164.8~199.5,其中以100∶182.1较佳。BPF的固化温度低于普通酚醛树脂胶黏剂(PF),因而可在较低温度下固化良好,在130℃或140℃热压温度条件下,用其制备的胶合板的胶合强度均比较理想,热压温度为140℃时的试验结果更佳。