一种人造板用新型无机黏土填料及其制备工艺

1.本发明涉及板材加工胶类填充料技术领域，具体涉及一种人造板用新型无机黏土填料及其制备工艺。


背景技术：

2.人类使用木材胶黏剂的历史久远。17～18世纪欧美国家已建立胶黏剂工厂，19世纪初欧洲有了商品酪素，胶黏剂的商品化生产渐趋发达。19世纪末20世纪初，人工合成树脂进入胶黏剂领域。30年代木材工业开始使用酚醛及脲醛树脂胶，而这种胶黏剂为了延长保存期，出厂时一般做的比较稀，因此人造板材企业在生产前均向胶液添加工业用小麦面粉作填充剂，以吸水、增稠和增加即时粘度。面粉的加入量在20％～30％，但是小麦是农产品，又是人类的主粮食，是关系民生的重要因素。每年消耗数十万吨的面粉在板材加工上，不仅浪费了珍贵的粮食资源，而且抬高了人造板的成本。同时，目前开发的高性能无机填料因其技术复杂，成本高昂，一直难以取得突破。


技术实现要素：

3.为解决现有技术不足，本发明提供一种人造板用新型无机黏土填料及其制备工艺，该新型无机黏土填料可在不改变任何工艺的前提下，完全替代传统面粉，生产成本降至传统面粉的70％，克服了传统面粉功能单一等缺陷，并且在粘合力、耐水性、抗老化、甲醛吸收率等技术指标上有突破性提高，且具有良好的防火隔热效果，在对醛类有害物质的吸收上取得重大突破。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种人造板用新型无机黏土填料，按重量百分比计，所述新型无机黏土填料成分包括：蒙脱土质量分数为56％-80％，水质量分数为5％-20％，稀土元素质量分数为0.01％-0.02％，无醛树脂质量分数为20％-25％，碱纤维素质量分数为0.2％-1.5％。
6.一种人造板用新型无机黏土填料的制备工艺，包括以下步骤：
7.(1)选取蒙脱土，通过筛滤去除杂质，后加入稀土元素，利用偶联剂，添加无醛树脂，使之在60℃-90℃下进行偶联反应，加入水分，混合均匀；
8.(2)反应结束后，加入碱纤维和弱碱性溶液(如nahco3)调节酸碱度，呈现弱碱性，使之在碱性条件下与水性聚氨酯树脂充分联合，形成氢键牢固结构；
9.(3)在室温下，以转速300r/min～500r/min离心3小时后静置老化12小时，进行压滤除去液体后于60℃～80℃下烘干，400℃～600℃高温焙烧4～10小时即得到所述复合材料。
10.优选的，所述步骤一中偶联剂为硅烷偶联剂。化学结构式：rnsix4-n，r：为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团，可为甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等；x为可水解基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起水解，与无机物表面有较好的反应性，可为烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等。其中，最常用的为甲氧
基和乙氧基。
11.本发明的有益效果在于：
12.1、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料可完全取代传统面粉，大幅降低成本，较采用面粉低200％，节约宝贵粮食，且解决淀粉加工厂废料处理问题，工艺简单易行；
13.2、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料原料为无机黏土，自然界中资源充足，生产过程中无任何污染，符合环保要求；
14.3、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料采用无醛树脂有效降低了甲醛含量，较传统面粉填料甲醛释放量降低100％；
15.4、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料使用碱纤维，结合无醛胶黏剂的使用，防水隔热性能大幅提高，比采用面粉性能提高50％，解决了面粉在制版热压硬化过程中会产生较大收缩性而引起的胶合板产生变形、鼓泡、翘曲等缺陷，可以完全代替面粉使用；
16.5、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料可以根据不同需求调制，满足特殊的使用需求；
17.6、本发明的新型无机黏土填料，所述新型无机黏土填料采用稀土元素，做到了板材不具备的防火防燃效果。
具体实施方式
18.下面结合具体实施方式和进一步的实施例对本发明作进一步的描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
19.具体实施方式：
20.实施例1
21.(1)将4m l悬浮液体溶于12ml无水乙醇中，置于离心机中，离心搅拌3h，得到物料a。
22.(2)将物料a加入到330g体积比为丙三醇：水＝1：1的丙三醇水溶液中得到黏土溶胶b，同时将0.26g硝酸铈溶于28ml无水乙醇中得到稀土溶液c。
23.(3)然后将所制备的上述溶胶b与溶液c添加到490g预制的粘土含量为1.78％的粘土/无水乙醇悬浮液中，搅拌3小时，室温静置12小时后，进行压滤、80℃烘干、400℃焙烧10小时，即得到本发明的铈与粘土复合材料。
24.实施例2
25.(1)将6ml悬浮液体溶于12ml无水乙醇中，置于离心机中，离心搅拌3h，得到物质a。
26.(2)将物质a加入到108g体积比为丙三醇：水＝2：1的丙三醇水溶液中得到黏土溶胶b，同时将0.26g硝酸铈溶于13.5ml无水乙醇中得到稀土溶液c。
27.(3)然后将所制备的上述两种溶液添加到480g预制的粘土含量为2.0％的粘土/无水乙醇悬浮液中，搅拌3小时，室温静置12小时后，进行压滤、70℃烘干、500℃焙烧6小时，即得到本发明的铈与粘土复合材料。


技术特征：
1.一种人造板用新型无机黏土填料，其特征在于，按重量百分比计，所述无醛胶黏剂成分包括：蒙脱土质量分数为56％-80％，水质量分数为5％-20％，稀土元素质量分数为0.01％-0.02％，无醛树脂质量分数为20％-25％，碱纤维素质量分数为0.2％-1.5％。2.一种利用权利要求1所述的人造板用新型无机黏土填料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)选取蒙脱土，通过筛滤去除杂质，后加入稀土元素，利用偶联剂，添加无醛树脂，使之在60℃-90℃下进行偶联反应，加入水分，混合均匀；(2)反应结束后，加入碱纤维和弱碱性溶液(如nahco3)调节酸碱度，呈现弱碱性，使之在碱性条件下与水性聚氨酯树脂充分联合，形成氢键牢固结构；(3)在室温下，以转速300r/min～500r/min离心3小时后静置老化12小时，进行压滤除去液体后于60℃～80℃下烘干，400℃～600℃高温焙烧4～10小时即得到所述复合材料。3.根据权利要求2所述的一种新型无机黏土填料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述偶联剂为硅烷偶联剂，化学结构式：rnsix4-n。4.根据权利要求3所述的一种新型无机黏土填料的制备方法，其特征在于，所述r为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团，可为甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基或丙烯酰氧丙基。5.根据权利要求3所述的一种新型无机黏土填料的制备方法，其特征在于，所述x为可水解基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起水解，与无机物表面有较好的反应性，可为烷氧基、芳氧基、酰基或氯基。

技术总结
本发明公开了一种新型无机黏土填料及其制备方法，其制备方法是选取粘土去除杂质，添加无醛树脂、稀土元素、碱纤维和水分，利用偶联剂，并调节温度，转速和反应介质的酸碱度，使原料间发生加成反应和缩聚反应生成新型无机黏土。其中稀土元素是指铈、镧、钕、镨、钇、铕、铒中的一种或任意两种的组合，粘土是指蒙脱土，水分是粘土质量的10％-20％,本材料以天然粘土作为主要材料，碱纤维素的长链结构和所携带的强亲水基团使得此材料在具有优异的粘结性外，还具有良好的保水和吸水性能，由于加入少量的稀土元素，粘土性能得到大幅度的加强，隔热阻燃效果显著。燃效果显著。


技术研发人员：李弘毅 任海宁 屈孔雨昂 王曙光
受保护的技术使用者：山东大学威海工业技术研究院
技术研发日：2022.06.28
技术公布日：2022/8/22