一种不易剥裂的环保木胶板及其制备方法与流程

本发明属于木胶板技术领域，具体涉及一种不易剥裂的环保木胶板及其制备方法。

背景技术：

木材是世界公认的四大原材料木材、钢铁、水泥、塑料之一，具有以下优点：

(1)、木材具有天然且美观的色泽和纹理，装饰性强；

(2)、木材质量轻、强度高，易于加工；

(3)、木材是良好的绝缘体，导热及导电系数低；

(4)、木材弹性足、初性强，具有强塑性能，便于人们日常生活所需；

(5)、木材易于连接，用胶、钉、螺丝等即能牢固连接；

(6)、木材是可再生资源，可以实现永续利用。

由于这些优点，木材被广泛应用于建筑、装饰、家具制造、包装、交通、矿柱、造纸、农村能源等行业当中。随着人民生活质量的提升及生态环保意识的增强，人们对木材产品的商品性需求日益增加，木材已经成为人民生活不可或缺的生活资料和国民经济建设的主要生产资料。木材制备的木胶板通常采用脲醛树脂作为粘合层，会释放甲醛，造成居住或者使用环境污染，且不具有良好的弹性模量，耐冲击力差，循环使用次数少。

技术实现要素：

本发明针对上述缺陷，提供一种自制备得到的5-羟甲基糠醛作为共单体混合米糠成分合成替代甲醛与胺单体制备得到的脲醛树脂作为粘结单层原木板的粘合涂层，该粘合涂层具有粘结单层原木板时固化速度更快，与单层原木板的结合度更高，剥离强度更高的优异性能。

本发明提供如下技术方案：一种不易剥裂的环保木胶板，其特征在于，所述木胶板由上至下依次包括多层木胶板单元，每层所述木胶板单元上设置有硅膜层，所述木胶板单元由单层原木板与粘合涂层构成，所述粘合涂层和所述硅膜层分别设置于所述单层原木板的两侧，所述粘合涂层的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：

所述木胶板单元的层数为3层～5层，每两个木胶板单元之间通过硅膜层相隔，所述单层原木板为胡桃木、榉木、桃花芯木、橡胶木、松木、水曲柳中的一种或多种。

进一步地，所述5-羟甲基糠醛的制备原料，按重量份计，包括以下组分：

进一步地，所述催化剂为纳米tio2、纳米zro2、纳米ceo2、纳米cro2、纳米y2o3中的任意两种。

进一步地，所述糖为蔗糖、d-果糖、麦芽糖、乳糖、葡萄糖中的一种。

进一步地，所述hcl溶液为35％～40％质量分数的盐酸水溶液。

进一步地，所述5-羟甲基糠醛的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述重量份的hcl溶液、三分之一所述重量份的甲基异丁基酮、所述重量份的纳米金属氧化物混合采用800w～1000w超声波仪于氮气与氧气的混合气氛下超声振荡混合30s～90s；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入所述重量份的糖加入所述步骤1)得到的混合物中，以200rpm～300rpm转速、于70℃～90℃、纯氮气气氛下搅拌2h～3h；

3)向所述步骤2)得到的混合物中加入再三分之一所述重量份的甲基异丁基酮、所述重量份的己烷，于45℃～55℃下浓缩所述步骤2)得到的混合物；

4)向所述步骤3)得到的混合物中加入最后的三分之一所述重量份的甲基异丁基酮、所述重量份的丙酮，于50℃～60℃对所述步骤3)浓缩后的混合物进行重结晶，得到所述5-羟甲基糠醛。

进一步地，所述步骤1)中的氮气与氧气的混合气氛为氮气与氧气的体积比为50～80:20～50。

进一步地，所述粘合涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1：将所述重量份的kmno4溶于水，形成浓度为0.5～1.5％的kmno4水溶液，将所述kmno4溶液调节至ph至8-10；

s2：将所述重量份的米糠以1:3～1:5的质量体积比溶于己烷中，形成米糠己烷溶液；

s3：将所述步骤s1得到的ph为8-10的kmno4水溶液逐渐加入所述步骤s2得到的米糠己烷溶液中，然后于60℃～80℃下加热45min～90min；

s4：将二分之一所述重量份的聚乙烯醇、所述重量份的5-羟甲基糠醛、所述重量份的尿素与所述s3步骤得到的混合溶液混合，于200rpm～300rpm转速下、70℃～90℃下搅拌30min～45min，静置10min～15min后，采用聚偏氟乙烯微滤膜过滤；

s5：将所述重量份的nh4cl溶于去离子水中，形成质量分数浓度为12％～18％的nh4cl水溶液，作为固化剂；

s6：将所述步骤s4过滤得到的沉淀物与所述s5步骤得到的nh4cl水溶液、剩余二分之一所述重量份的聚乙烯醇、所述重量份的三聚氰胺、所述重量份的六胺和所述重量份的甲基丙烯酸混合，于50℃～60℃下以15khz～30khz的频率超声波混匀20min～30min，静置10min后，将得到的凝胶状物质于25℃～27℃下风干10min，得到粘结涂层。

本发明还提供上述不易剥裂的环保木胶板的制备方法，包括以下步骤：将所述单层原木板与粘合涂层叠放形成一个所述木胶板单元，将所述木胶板单元与所述厚度为0.1mm～0.2mm的硅膜层按照所需的层数交叉重叠放置于模具中，于-20℃～-10℃、40mpa～70mpa下冷压成型，然后于130℃～140℃下热固化1h～1.5h，得到所述不易剥裂的环保木胶板。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的木胶板制备过程中采用5-羟甲基糠醛作为共单体混合米糠成分合成替代甲醛与胺单体制备得到的脲醛树脂作为粘结单层原木板的粘合涂层，5-羟甲基糠醛因其良好的热稳定性和水解稳定性而被引入到结构中，以往制备粘结单层原木板的粘合剂或粘合涂层是由甲醛作为原料制备得到的脲醛树脂，甲醛来源于石油化学，但本申请自制备得到的5-羟甲基糠醛是一种生物基单体，由果糖等生物质资源制备，其与甲醛相比安全性高、挥发性小，此外本发明提供的木胶板的其他制备原料中三聚氰胺、六胺也具有良好的耐温热稳定性，不易挥发甲醛或者其中的氰基分解物，对人体健康无影响，不会造成使用者的室内环境空气授权甲醛等其他有害voc对身体所造成的危害。

2、本发明提供的木胶板制备原料中所采用的三聚氰胺与甲醛的替代物5-羟甲基糠醛和尿素、聚乙烯醇形成的前驱体聚合物缩合聚合制成的含有三聚氰胺树脂可被广泛应用于木质建筑模板的制造和加工中，由于三聚氰胺的良好的不可燃，在常温下性质稳定，且不易与水分子结合的疏水特性，进而当本申请将含有三聚氰胺的成分制备得到的粘合涂层用于木芯板的粘连木胶板用于木质建筑模板的制造和加工过程中时，可用于模板表面的防水，增加模板的重复使用次数。

3、采用5-羟甲基糠醛作为共单体混合米糠成分合成替代甲醛与胺单体制备得到的脲醛树脂作为粘结单层原木板的粘合涂层，与其它胶粘剂体系相比具有更好的性能，在天然生物基树脂中，米糠是精米加工的副产品，由糙米经研磨制成纯精米研磨时得到的一种产物，减少了三聚氰胺、六胺以及甲基丙烯酸作为聚合物基体树脂的使用量，并且有利于当合成的木胶板到达使用年限、丧失了使用价值时后续废弃物的处理，能够更便于环境中的微生物对其进行降解，避免了化学加工降解所带来的废弃物处理对环境的二次污染，降低了废弃物处理所需要的能量成本以及处理难度。

4、本发明自制备得到的粘合涂层具有粘结单层原木板时固化速度更快，与单层原木板的结合度更高，剥离强度更高的优异性能。

具体实施例方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种不易剥裂的环保木胶板，所述木胶板由上至下依次包括3层木胶板单元，每层所述木胶板单元上设置有硅膜层，所述木胶板单元由单层原木板与粘合涂层构成，所述粘合涂层和所述硅膜层分别设置于所述单层原木板的两侧，所述粘合涂层的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：

每两个木胶板单元之间通过硅膜层相隔，单层原木板为胡桃木原木板。

其中，所述5-羟甲基糠醛的制备原料，按重量份计，包括以下组分：

5-羟甲基糠醛的制备方法，包括以下步骤：

1)将40份的35％质量分数浓度的hcl溶液、27份的甲基异丁基酮、20份的纳米tio2混合采用800w超声波仪于体积比为50:20的氮气与氧气的混合气氛下超声振荡混合30s；

2)向步骤1)得到的混合物中加入50份的d-果糖加入步骤1)得到的混合物中，以200rpm转速、于70℃、纯氮气气氛下搅拌2h；

3)向步骤2)得到的混合物中加入26份的甲基异丁基酮、5份的己烷，于45℃下浓缩步骤2)得到的混合物；

4)向步骤3)得到的混合物中加入最后的27份的甲基异丁基酮、所3份的丙酮，于50℃对所述步骤3)浓缩后的混合物进行重结晶，得到5-羟甲基糠醛。

本实施例的粘合涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1：将8份的kmno4溶于水，形成浓度为0.5％的kmno4水溶液，将所述kmno4溶液调节至ph至8；

s2：将25份的米糠以1:3的质量体积比溶于己烷中，形成米糠己烷溶液；

s3：将步骤s1得到的ph为8的kmno4水溶液逐渐加入步骤s2得到的米糠己烷溶液中，然后于60℃下加热45min；

s4：将9份的聚乙烯醇、10份的5-羟甲基糠醛、5份的尿素与s3步骤得到的混合溶液混合，于200rpm转速下、70℃下搅拌30min，静置10min后，采用聚偏氟乙烯微滤膜过滤；

s5：将2份的nh4cl溶于去离子水中，形成质量分数浓度为12％的nh4cl水溶液，作为固化剂；

s6：将步骤s4过滤得到的沉淀物与所述s5步骤得到的nh4cl水溶液、剩余9份的聚乙烯醇、3份的三聚氰胺、8份的六胺和5份的甲基丙烯酸混合，于50℃下以15khz的频率超声波混匀20min，静置10min后，将得到的凝胶状物质于25℃下风干10min，得到粘结涂层。

本实施例还提供上述不易剥裂的环保木胶板的制备方法，包括以下步骤：将单层原木板与粘合涂层叠放形成一个所述木胶板单元，将木胶板单元与所述厚度为0.1mm的硅膜层按照3层所需交叉重叠放置于模具中，于-20℃、40mpa下冷压成型，然后于130℃下热固化1h，得到不易剥裂的环保木胶板。

实施例2

本实施例提供的一种不易剥裂的环保木胶板，所述木胶板由上至下依次包括4层木胶板单元，所述木胶板单元上设置有硅膜层，所述木胶板单元由单层原木板与粘合涂层构成，所述粘合涂层和所述硅膜层分别设置于所述单层原木板的两侧，粘合涂层的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：

每两个木胶板单元之间通过硅膜层相隔，单层原木板为榉木。

5-羟甲基糠醛的制备原料，按重量份计，包括以下组分：

5-羟甲基糠醛的制备方法，包括以下步骤：

1)将42份的质量分数浓度为37％hcl溶液、28份的甲基异丁基酮、25份的纳米ceo2混合采用900w超声波仪于体积比为3:2的氮气与氧气的混合气氛下超声振荡混合60s；

2)向步骤1)得到的混合物中加入53份的乳糖加入所述步骤1)得到的混合物中，以250rpm转速、于80℃、纯氮气气氛下搅拌2.5h；

3)向所述步骤2)得到的混合物中加入28份的甲基异丁基酮、6.5份的己烷，于50℃下浓缩所述步骤2)得到的混合物；

4)向步骤3)得到的混合物中加入最后的29份的甲基异丁基酮、所述重量份的丙酮，于55℃对所述步骤3)浓缩后的混合物进行重结晶，得到5-羟甲基糠醛。

粘合涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1：将10份的kmno4溶于水，形成浓度为1.0％的kmno4水溶液，将kmno4溶液调节至ph至9；

s2：将30份的米糠以1:4的质量体积比溶于己烷中，形成米糠己烷溶液；

s3：将所述步骤s1得到的ph为9的kmno4水溶液逐渐加入所述步骤s2得到的米糠己烷溶液中，然后于70℃下加热70min；

s4：10份的聚乙烯醇、12.5份的5-羟甲基糠醛、7.5份的尿素与所述s3步骤得到的混合溶液混合，于250rpm转速下、80℃下搅拌40min，静置12min后，采用聚偏氟乙烯微滤膜过滤；

s5：将3份的nh4cl溶于去离子水中，形成质量分数浓度为15％的nh4cl水溶液，作为固化剂；

s6：将步骤s4过滤得到的沉淀物与s5步骤得到的nh4cl水溶液、剩余10份的聚乙烯醇、5.5份的三聚氰胺、10份的六胺和7.5份的甲基丙烯酸混合，于55℃下以22khz的频率超声波混匀25min，静置10min后，将得到的凝胶状物质于26℃下风干10min，得到粘结涂层。

本实施例还提供上述不易剥裂的环保木胶板的制备方法，包括以下步骤：将单层原木板与粘合涂层叠放形成一个木胶板单元(2)，将木胶板单元与所述厚度为0.15mm的硅膜层2)按照所需的4层交叉重叠放置于模具中，于-15℃、55mpa下冷压成型，然后于135℃下热固化1.25h，得到不易剥裂的环保木胶板。

实施例3

本实施例提供的一种不易剥裂的环保木胶板，所述木胶板由上至下依次包括5层木胶板单元，所述木胶板单元上设置有硅膜层，所述木胶板单元由单层原木板与粘合涂层构成，粘合涂层和所述硅膜层分别设置于单层原木板的两侧，粘合涂层的制备原料，按重量组分计，包括以下成分：

每两个木胶板单元之间通过硅膜层相隔，所述单层原木板为松木。

5-羟甲基糠醛的制备原料，按重量份计，包括以下组分：

5-羟甲基糠醛的制备方法，包括以下步骤：

1)将45份的质量分数浓度为40％的hcl溶液、30份的甲基异丁基酮、30份的纳米y2o3混合采用1000w超声波仪于体积比为80:50的氮气与氧气的混合气氛下超声振荡混合90s；

2)向步骤1)得到的混合物中加入55份的蔗糖加入步骤1)得到的混合物中，以300rpm转速、于90℃、纯氮气气氛下搅拌3h；

3)向步骤2)得到的混合物中加入30份的甲基异丁基酮、8份的己烷，于55℃下浓缩步骤2)得到的混合物；

4)向步骤3)得到的混合物中加入最后的30份的甲基异丁基酮、5份的丙酮，于60℃对步骤3)浓缩后的混合物进行重结晶，得到5-羟甲基糠醛。

粘合涂层的制备方法，包括以下步骤：

s1：将12份的kmno4溶于水，形成浓度为1.5％的kmno4水溶液，将所述kmno4溶液调节至ph至10；

s2：将35份的米糠以1:5的质量体积比溶于己烷中，形成米糠己烷溶液；

s3：将步骤s1得到的ph为10的kmno4水溶液逐渐加入所述步骤s2得到的米糠己烷溶液中，然后于80℃下加热45min～90min；

s4：将11份的聚乙烯醇、15份的5-羟甲基糠醛、10份的尿素与s3步骤得到的混合溶液混合，于300rpm转速下、90℃下搅拌45min，静置15min后，采用聚偏氟乙烯微滤膜过滤；

s5：将4份的nh4cl溶于去离子水中，形成质量分数浓度为18％的nh4cl水溶液，作为固化剂；

s6：将步骤s4过滤得到的沉淀物与s5步骤得到的nh4cl水溶液、剩余11份的聚乙烯醇、8份的三聚氰胺、12份的六胺和10份的甲基丙烯酸混合，于60℃下以30khz的频率超声波混匀30min，静置10min后，将得到的凝胶状物质于27℃下风干10min，得到粘结涂层。

本实施例还提供上述不易剥裂的环保木胶板的制备方法，包括以下步骤：将所述单层原木板与粘合涂层叠放形成一个所述木胶板单元，将木胶板单元与所述厚度为0.2mm的硅膜层按照所需的5层交叉重叠放置于模具中，于-10℃、70mpa下冷压成型，然后于140℃下热固化1.5h，得到不易剥裂的环保木胶板。

对比例1

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，使用甲醛替代制备原料中的5-羟甲基糠醛，进而制备得到的粘合涂层，用其粘合各单层原木板。

对比例2

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，采用环氧树脂替代天然生物基树脂的米糠制备粘合涂层，用其粘合各单层原木板。

对比例3

与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，采用脲醛树脂替代本发明自制备得到的粘合涂层，用其粘合各单层原木板。

测试例

测试本发明实施例1-3以及对比例1-3得到的木胶板的1mpa拉力下的剥离强度、木胶板重复使用次数，按照gb18580-2001标准检测于40℃下高温空气环境下保存12h后的voc总含量和甲醛含量。结果如表1所示。

表1

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。