基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板及其制

本发明属于芦苇人造板制备领域，具体涉及一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板及其制备方法。背景技术：1、近年来，为了缓解我国森林资源短缺的现状，使用芦苇茎秆原料用于制备人造板成为当下研究热点。但芦苇茎秆与秸秆材料相似，其外表面富含大量硅质化蜡质层致常用的甲醛基胶黏剂(脲醛树脂、酚醛树脂等)难以渗透形成有效胶合，严重影响芦苇人造板的力学性能及耐水性能，同时含有甲醛、苯酚等有机挥发物(vocs)。目前，对芦苇茎秆进行预处理可解决胶黏剂难渗透的问题，但该方法存在大量废液排放；而价格昂贵的异氰酸酯基胶黏剂可直接制得兼具无醛、力学强度高、耐水性能好等优点的芦苇人造板，但其生产过程易产生对人体有毒有害的挥发物(vocs)，尚未能完全满足社会需求。另外，芦苇茎秆属于易燃的生物质材料，现有方法制得的有机芦苇人造板的密度通常是0.65g/cm3～0.85g/cm3，导致其制备的板材应用范围受限。因此，寻找一种绿色环保的芦苇基人造板，对于拓宽芦苇人造板在家居装饰、结构建筑、交通运输等领域的应用场景，实现芦苇资源的高附加值利用具有重要意义。技术实现思路1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种力学强度优异、阻燃性能和尺寸稳定性良好的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板及其制备方法。2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。3、一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，包括以下步骤：4、s1、采用碱性溶液对芦苇茎杆进行预处理，干燥，得到预处理芦苇茎秆；5、s2、将柠檬酸、葡萄糖、单宁酸、对甲苯磺酸、三聚氰胺和水混合，进行反应，加入聚乙烯醇，得到全生物基胶黏剂；6、s3、将步骤s1得到的预处理芦苇茎秆浸渍于步骤s2得到的全生物基胶黏剂中，经沥干、干燥，得到浸渍后芦苇茎秆；7、s4、将步骤s3得到的浸渍后芦苇茎秆顺着纤维方向进行堆叠铺装，依次进行冷压处理、热压处理，得到基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板。8、上述的制备方法，优选的，步骤s2中，制备全生物基胶黏剂所需各原料的加入量按质量份计，柠檬酸150份～200份，葡萄糖150份～200份，单宁酸50份～100份，对甲苯磺酸2.8份～4.0份，三聚氰胺9.8份～12.6份，水250份～600份，聚乙烯醇5.25份～10.25份。9、上述的制备方法，优选的，步骤s1中，所述碱性溶液的质量百分浓度为2.5％～3.5％，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氧化钙溶液和碳酸钠溶液中的至少一种；所述碱性溶液与芦苇茎秆的质量比为10～20∶100～120。10、上述的制备方法，优选的，步骤s4中，所述冷压处理的压力为20mpa～35mpa，所述冷压处理的时间为15min～30min；所述热压处理为分段热压，所述分段热压的具体过程为：在温度为160℃～200℃下，在4.5mpa～9.5mpa热压5min～12min，再在3.5mpa～6.5mpa热压5min～8min。11、上述的制备方法，优选的，步骤s2中，所述反应的温度为90℃～110℃，所述反应的时间为2.5h～3.5h。12、上述的制备方法，优选的，步骤s3中，所述浸渍的具体过程为：依次进行真空浸渍、加压浸渍；所述真空浸渍的时间为10min～20min，所述加压浸渍的时间为30min～60min，所述加压浸渍的压力为0.3mpa～0.5mpa。13、上述的制备方法，优选的，步骤s1中，所述芦苇茎秆在使用之前还包括以下处理：将芦苇茎秆去除苇叶、苇花，对芦苇茎秆表面进行清洗，再对芦苇茎秆进行辊压，干燥至含水率为2％～8％；所述清洗采用水进行清洗，所述辊压采用电动辊压机进行辊压；所述预处理的具体过程为：将碱性溶液润湿芦苇茎秆；所述干燥的温度为95℃～105℃，所述预处理芦苇茎秆的含水率为1％～3％。14、上述的制备方法，优选的，步骤s3中，所述全生物基胶黏剂在使用之前还包括以下处理：将步骤s2得到的全生物基胶黏剂稀释至固含量为15％～20％；所述干燥的温度为50℃～80℃，所述浸渍后芦苇茎秆的含水率为10％～15％。15、作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的制备方法制得的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板。16、上述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板，优选的，所述基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的厚度为8mm～15mm、密度为0.95g/cm3～1.13g/cm3。17、(1)本发明提供了一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，先采用碱性溶液对芦苇茎秆进行预处理，再使用全生物基胶黏剂浸渍处理，经堆叠铺装、冷压处理、热压处理，得到基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板。本发明采用的碱性溶液，一方面，相较于传统处理芦苇茎秆时存在的需使用大剂量酸性溶液(如盐酸、硫酸、亚氯酸钠等溶液)处理芦苇茎秆、过程易产生大量废液排放导致严重污染环境等问题，本发明采用低浓度、低剂量碱性溶液对芦苇茎秆进行预处理，通过润湿方式使芦苇茎秆均匀吸收碱性溶液，进一步高温干燥使茎秆整体碱性提高以达到对芦苇茎秆表面硅质化蜡质层进行刻蚀，水分则通过蒸汽的形式蒸发，期间无任何污染物产生；另一方面，由于传统胶黏剂使用时需要添加固化剂，工艺较为繁琐，本发明采用的碱性溶液具有一剂多效的功能，不需要额外添加固化剂，能够提升全生物基胶黏剂的固化效率。本发明采用的全生物基胶黏剂，合成原料均为天然可降解、持续可再生的绿色环保材料，保证产品后续使用不产生任何有毒有害的有机挥发物，实现无醛芦苇人造板的生产；另外，全生物基胶黏剂呈酸性，预处理芦苇茎秆中碱性物质可达到中和板材酸碱性的效果。18、(2)相较于现有制备工艺制得的芦苇人造板存在的力学性能低、阻燃性能和尺寸稳定性差等缺陷，本发明提供了一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板，其密度为0.95g/cm3～1.13g/cm3，具有力学强度优异、阻燃性能和尺寸稳定性良好等优点，具体来说，高度密实化不仅使得板材难以在短时间内充分燃烧，板材具有难燃的特性，还使水分难以侵蚀板材内部，显著提高板材的耐水性能，从而拓宽芦苇人造板在家居装饰、结构建筑、交通运输等领域的应用场景，实现芦苇资源的高附加值利用。技术特征：1.一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s2中，制备全生物基胶黏剂所需各原料的加入量按质量份计，柠檬酸150份～200份，葡萄糖150份～200份，单宁酸50份～100份，对甲苯磺酸2.8份～4.0份，三聚氰胺9.8份～12.6份，水250份～600份，聚乙烯醇5.25份～10.25份。3.根据权利要求1所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碱性溶液的质量百分浓度为2.5％～3.5％，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氧化钙溶液和碳酸钠溶液中的至少一种；所述碱性溶液与芦苇茎秆的质量比为10～20∶100～120。4.根据权利要求1所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述冷压处理的压力为20mpa～35mpa，所述冷压处理的时间为15min～30min；所述热压处理为分段热压，所述分段热压的具体过程为：在温度为160℃～200℃下，在4.5mpa～9.5mpa热压5min～12min，再在3.5mpa～6.5mpa热压5min～8min。5.根据权利要求1～4中任一项所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应的温度为90℃～110℃，所述反应的时间为2.5h～3.5h。6.根据权利要求1～4中任一项所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述浸渍的具体过程为：依次进行真空浸渍、加压浸渍；所述真空浸渍的时间为10min～20min，所述加压浸渍的时间为30min～60min，所述加压浸渍的压力为0.3mpa～0.5mpa。7.根据权利要求1～4中任一项所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述芦苇茎秆在使用之前还包括以下处理：将芦苇茎秆去除苇叶、苇花，对芦苇茎秆表面进行清洗，再对芦苇茎秆进行辊压，干燥至含水率为2％～8％；所述清洗采用水进行清洗，所述辊压采用电动辊压机进行辊压；所述预处理的具体过程为：将碱性溶液润湿芦苇茎秆；所述干燥的温度为95℃～105℃，所述预处理芦苇茎秆的含水率为1％～3％。8.根据权利要求1～4中任一项所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述全生物基胶黏剂在使用之前还包括以下处理：将步骤s2得到的全生物基胶黏剂稀释至固含量为15％～20％；所述干燥的温度为50℃～80℃，所述浸渍后芦苇茎秆的含水率为10％～15％。9.一种如权利要求1～8中任一项所述的制备方法制得的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板。10.根据权利要求9所述的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板，其特征在于，所述基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板的厚度为8mm～15mm、密度为0.95g/cm3～1.13g/cm3。技术总结本发明公开了一种基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、采用碱性溶液对芦苇茎杆进行预处理，得到预处理芦苇茎秆；S2、将柠檬酸、葡萄糖、单宁酸、对甲苯磺酸、三聚氰胺和水混合进行反应，加入聚乙烯醇，得到全生物基胶黏剂；S3、将预处理芦苇茎秆浸渍于全生物基胶黏剂，得到浸渍后芦苇茎秆；S4、将浸渍后芦苇茎秆顺着纤维方向进行堆叠铺装，依次冷压处理、热压处理，得到基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板。本发明的基于全生物基胶黏剂的重组芦苇基人造板，具有力学强度优异、阻燃性能和尺寸稳定性良好等优点，可拓宽芦苇人造板在家居装饰、结构建筑、交通运输等领域的应用场景。技术研发人员：吴义强,黄宇辉,左迎峰,刘明,李锰,李奎受保护的技术使用者：中南林业科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29