一种防水型中密度纤维板及其制备方法与流程

本发明属于人造板，具体涉及一种防水型中密度纤维板及其制备方法。背景技术：1、纤维板是人造板材的一种，按密度大致分为硬质密度纤维板、中密度纤维板和软质纤维板(低密度纤维板)等。纤维板是以木质纤维或其他植物纤维为原料，木材、树枝等物体放在水中浸泡后打碎压制而成，施加胶粘剂，经过纤维分离、成型、热压等工序制成的人造板材。2、中密度纤维板(medium density fiberboard，mdf)的密度通常在500-880kg/m3，厚度通常为5-30mm。随着人们消费水平的提高，对mdf的性能又提出了更高的要求，比如耐水等性能要好。由于木纤维之间多孔隙，一经吸水、吸潮之后，水分子就会进入mdf的空隙中，发生变形、膨胀以及强度减弱，影响mdf的应用范围和使用寿命，所以必须在mdf成型过程中加入防水剂来提高mdf的耐水性。一般的防水剂是用固体石蜡为基体，主要的功能是封堵部分纤维之间的空隙，这是一种物理措施，虽然在一定程度上可以起到防水的效果，但是不能成膜。而且固体石蜡的用量较少时防水效果不好，固体石蜡用量较多时会降低mdf的内结合强度。3、中国专利申请号为202110009285.5公开了一种防潮耐水纤维板的制备方法，该防潮耐水纤维板的制备方法，s1、将原材料放置到粉碎机中粉碎后，再通过筛分机筛分，制得木纤维，s2、将脲醛树脂胶、mf防水树脂、消醛剂、酚醛树脂和工业碱放置到反应釜中，进行混合制得胶水混合物，通过脲醛树脂胶、mf防水树脂、消醛剂、酚醛树脂和工业碱进行混合制得胶水混合物，增加胶水粘合性，加之使用樟木刨花、榆树树枝、槐树木屑原料进行制作纤维板，可以增加纤维板的强度，使纤维板适用于多种场合，具有一定的实用性，通过聚丙烯酰胺、丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯、木蜡油和矿物胶混合制得水性涂料，能起到良好的防潮效果。中国专利申请号为202211326076.4公开了一种防水高密度纤维板及其制备方法，包括将植物原料放入蒸煮缸子中进行蒸煮；将植物纤维原料与第一混合液和第二混合液混合均匀，得到混合纤维浆料；对混合纤维浆料进行干燥，干燥过程中将防水粉剂、固含量40％-50％的脲醛树脂、氯化铵、粒度为200目-500目的氢氧化铝粉末、协效剂加入混合纤维浆料，得干燥纤维料；将干燥纤维料铺装成型后进行预压、热压，冷却后得半成品纤维板；在半成品纤维板的表面均匀涂覆防水阻燃涂料，涂覆厚度为0.3mm-0.6mm，晾干后得防水高密度纤维板成品。制备出来的高密度纤维板的防水效果好，不容易受潮，使用寿命长。但上述专利均是通过加入水性防水涂料从而提高纤维板的耐水性，对木纤维本身的防水性并未改进，在长期使用后，防水涂料的脱落可能导致其防水性能下降，且从其说明书中该纤维板防水效果达到何种程度。因此，中密度纤维板的防水性能和力学性能还有待进一步提高。技术实现思路1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防水型中密度纤维板及其制备方法，该中密度纤维板具有优异的耐水性和持久耐水性，同时还有良好的力学性能，具有良好的应用前景。2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：3、一种防水型中密度纤维板的制备方法，包括以下步骤：4、s1、木纤维的预处理及活化：将预处理木纤维加入去离子水中，接着加入过氧化氢溶液、高锰酸钾，进行活化反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到活化木纤维；5、s2、木纤维的改性：将步骤s1中的活化木纤维加入乙醇水溶液中，接着加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷，进行搅拌反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到固体产物，随后将固体产物加入n,n-二甲基甲酰胺中，接着加入4-(三氟甲基)苯乙烯、过氧化二苯甲酰，进行恒温反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性木纤维；6、s3、有机硅改性环氧树脂胶黏剂的制备：将环氧树脂加入甲苯中混合均匀后，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基聚硅氧烷、辛酸亚锡，进行加热反应，反应完成后得到有机硅改性环氧树脂胶黏剂；7、s4、施胶处理：将填料、硅酸钠、偏苯三酸酐、步骤s3中的有机硅改性环氧树脂胶黏剂混合搅拌均匀，加入到步骤s2中的改性木纤维中，混合均匀，得到预混料；8、s5、铺装、预压及热压成型：将预混料加入模具中，铺装后进行预压、热压成型，成型后进行裁边、抛光处理，得到中密度纤维板。9、优选的，步骤s1中的预处理纤维具体包括如下步骤：将70-80份木纤维、20-30份秸秆粉混合均匀，随后加入800-1000份质量浓度为7-10％的氢氧化钠溶液中，于40-50℃下浸渍0.5-1h，浸渍完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理木纤维。10、优选的，所述秸秆粉为玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或几种。11、在本发明中，预处理可使木纤维与秸秆粉表面的纤维素部分溶解，同时去除木质纤维表面的杂质和非纤维物质，从而改变纤维的表面性质，并且碱性溶液可以渗透到纤维内部，部分溶解木质纤维的部分纤维素，使纤维内部孔隙结构的改变，有利于后续反应的进行。12、优选的，步骤s1中所述过氧化氢的质量分数为15-20％，所述预处理纤维、去离子水、过氧化氢溶液、高锰酸钾的质量比为100:800-1000:100-200:5-8；所述活化反应的温度为80-90℃，时间为1-2h。13、更优选的，步骤s1中所述过氧化氢的质量分数为15-20％，所述预处理纤维、去离子水、过氧化氢溶液、高锰酸钾的质量比为100:800-900:150-200:6-8；所述活化反应的温度为85-90℃，时间为1-1.5h。14、在本发明中，氧化活化反应可使木纤维表面发生氧化反应，增加木纤维表面的反应位点，为后续的接枝反应提供更好的条件。15、优选的，步骤s2中所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7-8:2-3，所述活化木纤维、γ-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:5-10，所述搅拌反应的温度为50-60℃，时间为2-4h。16、更优选的，步骤s2中所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为7-8:2-3，所述活化木纤维、γ-巯丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:8-10，所述搅拌反应的温度为55-60℃，时间为2-3h。17、在本发明中，γ-巯丙基三甲氧基硅烷的加入可使木纤维表面引入巯基，有利于后续反应的进行，并且引入的长碳链可提高木纤维的疏水性。18、优选的，步骤s2中所述固体产物、4-(三氟甲基)苯乙烯、过氧化二苯甲酰的质量比为100:4-7:0.1-0.3，所述恒温反应的温度为70-80℃，时间为4-6h。19、更优选的，步骤s2中所述固体产物、4-(三氟甲基)苯乙烯、过氧化二苯甲酰的质量比为100:6-7:0.2-0.3，所述恒温反应的温度为75-80℃，时间为4-5h。20、在本发明中，4-(三氟甲基)苯乙烯中含有的双键可与木纤维中的巯基进行反应，从而在木纤维表面引入含氟基团，从而显著提高木纤维的疏水性。21、优选的，步骤s3中所述环氧树脂、甲苯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基聚硅氧烷、辛酸亚锡的质量比为60-70:25-35:15-25:5-10:0.3-0.6。22、更优选的，步骤s3中所述环氧树脂、甲苯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基聚硅氧烷、辛酸亚锡的质量比为65-70:25-30:15-20:8-10:0.4-0.6。23、在本发明中，通过有机硅对环氧树脂进行改性，从而在环氧树脂体系中引入有机硅结构，由于有机硅结构的疏水性和稳定性，可以有效阻止水分子的渗透，提高树脂的耐水性能，并且γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基聚硅氧烷中的氨基可与环氧树脂中的环氧基反应，实现有机硅与环氧树脂的接枝，进一步提高环氧树脂的持久耐水性。24、优选的，步骤s3中所述加热反应的温度为60-80℃，时间为3-5h。25、更优选的，步骤s3中所述加热反应的温度为70-80℃，时间为3-4h。26、优选的，步骤s4中所述填料为轻质碳酸钙、滑石粉、珍珠岩、重晶石中的一种或几种；所述填料、硅酸钠、偏苯三酸酐、机硅改性环氧树脂胶黏剂、改性木纤维的质量比为10-15:3-6:10-15:80-90:50-60。27、更优选的，步骤s4中所述填料为轻质碳酸钙、滑石粉、珍珠岩、重晶石中的一种或几种；所述填料、硅酸钠、偏苯三酸酐、机硅改性环氧树脂胶黏剂、改性木纤维的质量比为12-15:5-6:12-15:85-90:55-60。28、在本发明中，加入的填料可以增加纤维板的机械强度，提高纤维板的耐磨性，调节纤维板的密度，使纤维板更加坚固耐用。29、优选的，步骤s5中所述预压的温度为60-70℃，压力为3-5mpa，时间为30-50s；所述热压处理的温度为130-150℃，压力为4-6mpa，时间为1-2min。30、本发明还保护一种如上述方法制备得到的防水型中密度纤维板。31、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：32、(1)本发明提供的防水型中密度纤维板的制备方法，先将木纤维、秸秆粉进行碱处理，使纤维内部氢键破坏、木质素降解、纤维比表面积增加，一方面有利于后续反应，另一方面提高了木纤维与胶黏剂的粘结强度，从而改善纤维板的力学性能和耐久性；随后再将木纤维与过氧化氢、高锰酸钾进行氧化活化处理，使木纤维表面的羟基、羰基等官能团会发生氧化反应，形成更多的活性官能团和氧化物，从而增加木纤维的比表面积和反应活性，同时氧化活化过程中产生的气体可以改变木纤维表面的化学性质，使其表面变得更容易粗糙化，产生微观的凹凸结构，增加粗糙度，进一步提高胶黏剂与木纤维之间的结合力；接着再将活化木纤维与γ-巯丙基三甲氧基硅烷进行反应，得到巯基化木纤维，一方面引入的硅烷可提高木纤维的疏水性，另一方面也有利于后续反应的进行，然后再将巯基化木纤维与4-(三氟甲基)苯乙烯进行反应，使木纤维表面引入含氟基团，可显著提高木纤维的耐水性能，并且4-(三氟甲基)苯乙烯中含有的苯基也可提高纤维板的耐候性；本发明通过化学接枝的方法将疏水基团引入木纤维表面，可使制备得到的中密度纤维板具有良好的持久防水性。33、(2)本发明提供的防水型中密度纤维板的制备方法，加入的有机硅改性环氧树脂胶黏剂，以环氧树脂为原料，通过加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氨基聚硅氧烷，使环氧树脂中接入硅烷基团，提高环氧树脂的耐水性，环氧树脂中的环氧基团也可与木纤维中引入的巯基进行反应，从而显著提高胶黏剂与木纤维的结合强度，使纤维板具有更好的力学性能。34、(3)本发明提供的防水型中密度纤维板的制备方法，通过对预处理木纤维进行氧化活化处理，同时加入有机硅改性环氧树脂胶黏剂，并辅以填料、硅酸钠和偏苯三酸酐，使得到的中密度纤维板具有良好的力学性能、尺寸稳定性好、耐水性和持久耐水性等优点，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。