一种微孔胶层添加锰炭复合材料的除醛胶合板及其制备方法与流程

本申请涉及人造板功能性改性制造，尤其是一种基于锰炭-碳酸氢钠包覆耦合结构实现长效除醛的改性胶合板及其制备工艺。

背景技术：

1、胶合板在家居定制和室内装饰中应用广泛，通常采用脲醛树脂胶黏剂胶合成型，其胶层会持续释放游离甲醛。将负载二氧化锰的锰炭材料引入胶层，借助活性炭的物理吸附和二氧化锰的化学催化降解作用去除甲醛。

2、但该方案存在一个结构性问题：脲醛树脂固化后胶层致密、缺少气体扩散通道，被包裹在胶层内部的锰炭材料长期处于缺氧状态，δ-mno2催化氧化反应因供氧不足而逐渐停滞，活性炭的吸附位点也容易饱和，板材的除醛性能在较短时间内就会出现明显下降。

3、为解决上述缺氧问题，我们尝试在胶层中添加碳酸氢钠作为造孔剂构建微孔通气结构。但常规直接共混方式存在新的问题：碳酸氢钠与铵盐固化剂直接接触后，在常温下即发生产氨副反应（nh4cl + nahco3 → nh3↑ + co2↑ + nacl+ h2o），消耗了部分固化剂，同时释放氨气使板材带异味，通常需要2~4个月室温养生才能消除。此外，发泡产生的贯通大孔会破坏胶层连续交联结构，导致胶合强度和耐水性下降。

技术实现思路

1、本发明要解决的主要问题是：现有锰炭改性胶合板胶层固化后过于致密，内部氧气供应不足，导致δ-mno2催化反应难以持续进行，除醛性能随时间推移快速下降。发泡改性虽可改善透气性，但常规直接混料方式往往带来胶层结构松散、力学和耐水性能下降、氨气异味以及固化剂被造孔剂消耗等一系列衍生问题。

2、本发明使用高粘度的混合树脂包覆碳酸氢钠，实现包裹造孔剂颗粒，形成粒径200~800μm的复合颗粒结构。该复合颗粒结构在热压过程中受热分解，在催化位点周围原位形成微孔，避免了直接共混时碳酸氢钠与固化剂的反应消耗，同时使微孔的产生被限制在催化活性位点附近，在空间上实现造孔-催化的协同耦合。构建一种造孔位点与催化位点相互靠近的复合颗粒结构，使锰炭胶层内部的供氧和催化功能在微观层面关联起来。

3、具体而言，先将锰炭材料与脲醛树脂及少量面粉混合均匀得到混合树脂，再取该混合树脂与碳酸氢钠以5~15:1的质量比充分混合，使混合树脂完整包裹碳酸氢钠颗粒，经40~50℃低温干燥形成复合颗粒，然后将该复合颗粒加入主体胶液，最后加入固化剂。该流程使造孔和催化功能在复合颗粒层面实现结合，同时包覆层隔离了碳酸氢钠与固化剂，减少了固化剂被消耗及由此引发的固化不足和异味问题。

4、在混合树脂中加入占第二脲醛树脂质量0.5~1%的氯化铵，使混合树脂在40~50℃低温干燥过程中发生部分预固化交联，形成具有一定交联度的固化树脂膜层，该膜层在后续胶液调配和热压过程中保持结构完整，确保碳酸氢钠颗粒被有效包覆隔离。

5、一种微孔胶层添加锰炭复合材料的除醛胶合板，包括多层木质单板及胶合于单板之间的微孔改性胶层。所述微孔改性胶层由胶黏剂、锰炭复合材料、复合颗粒和固化剂制备而成；其中复合颗粒由锰炭-树脂-面粉包覆碳酸氢钠经低温干燥形成，粒径为200~800μm；胶层中另含有作为填料的面粉，面粉总量为胶黏剂质量的30~40wt%，其中一部分面粉包含于所述复合颗粒中，其余面粉在主体胶液调配阶段加入。

6、所述微孔改性胶层通过热压工艺参数和原料配比的协同调控，在胶层中形成由碳酸氢钠热分解产生的微孔结构。在热压过程中，碳酸氢钠受热分解释放co2气体，在胶层内形成微孔。这些微孔与复合颗粒表面附着的锰炭催化位点位置相近，有助于氧气通过微孔向内扩散，维持δ-mno2的催化活性。同时，在胶液调配最后一步加入固化剂，且碳酸氢钠被树脂包覆层隔离，胶液中的两者在常温下不直接接触，从而大幅减少了产氨副反应，确保了固化剂的有效利用率。微孔结构的存在增加了胶层的气体通透性，但对液态水的渗透影响有限，胶层耐水性主要依赖于碳酸氢钠分解产生的na2co3对固化剂残留hcl的中和作用，该中和反应使胶层ph趋向中性，抑制了脲醛树脂的酸催化水解，从而提升耐水性能。

7、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

8、1. 依托包覆耦合结构实现的原位造孔供氧，板材24h甲醛去除率可达91.7%；60℃加速老化24天后，月均除醛衰减速率较传统无微孔锰炭板材更低。

9、2. 干态胶合强度保持≥1.0mpa，24h冷水浸泡后湿态胶合强度可达0.90mpa以上，湿态强度保留率约90.0%~92.0%，满足gb/t 9846-2015中≥0.7mpa的要求。

10、3. 由于包覆层隔离了碳酸氢钠与固化剂的直接接触，产氨副反应被大幅减少；按gb/t 44689-2024进行气味分级评价时，正常板材气味等级通常为2级，加入锰炭后可达到1级，发泡锰炭板材气味等级可达0级，优于加入普通锰炭板材的1级。

11、4. 核心改性工序仅增加包覆造粒和低温干燥两个步骤，与现有胶合板生产线兼容。

1.一种微孔胶层添加锰炭复合材料的除醛胶合板，包括多层木质单板及胶合于单板之间的微孔改性胶层，其特征在于：所述微孔改性胶层包括第一脲醛树脂、锰炭复合颗粒、第一固化剂、第一面粉；

2.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：脲醛树脂固含量为48%-55%，使用前粘度调控为3000-5000mpa·s。

3.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：所述脲醛树脂在调配前粘度调控为3500-4500mpa·s。

4.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：所述锰炭复合材料为负载δ-mno2的椰壳活性炭。

5.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：所述第一脲醛树脂与所述第二脲醛树脂的质量比为85:10~90:10。

6.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：所述的第一固化剂与第二固化剂均为氯化铵。

7.根据权利要求1所述的胶合板，其特征在于：所述锰炭复合材料的添加量为所述第一脲醛树脂和所述第二脲醛树脂总质量的4wt%；所述δ-mno2负载量为椰壳活性炭质量的3.2wt%；所述碳酸氢钠的添加量为所述第一脲醛树脂和所述第二脲醛树脂总质量的1.0~1.5wt%；所述混合树脂层与所述碳酸氢钠的质量比为13:1；所述第二面粉占所述混合树脂层质量的17.6wt%；所述第一面粉与所述第二面粉的总量为所述第一脲醛树脂和所述第二脲醛树脂总质量的37wt%；所述第一氯化铵的添加量为所述第一脲醛树脂和所述第二脲醛树脂总质量的1.0wt%。

8.一种如权利要求1-7任一项所述胶合板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5）的热压温度为125℃，压力为0.6mpa，升温速率为3℃/min。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，椰壳活性炭的粒径为80~150μm，比表面积为1000m²/g；活性炭与高锰酸钾的质量比为20:1。