阅读说明：本技术 一种防水高强度纤维板的制备方法 (A kind of preparation method of water-proof high-strength fiberboard ) 是由 马米罗 于 2019-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防水高强度纤维板的制备方法,属于家居材料制备技术领域。本发明首先以松树皮为原料,将其蒸汽爆破处理后得到汽爆产物,再将气爆产物和漆酶混合酶解,所得酶解产物干燥后得到预处理纤维料,接着利用双氧水对预处理纤维料进行氧化处理,再将氧化处理的纤维料和硅酸钠以及盐酸的反应液混合反应,制得改性纤维料,随后再将改性纤维料放入高温高压反应釜中反应后注模热压,最终制得防水高强度纤维板,本发明制备的纤维板,防水性能较好,机械强度较高,有广阔的应用前景。(The present invention relates to a kind of preparation methods of water-proof high-strength fiberboard, belong to household technical field of material.The present invention is first using pine bark as raw material, steam explosion product will be obtained after its Steam explosion treatment, again by gas explosion product and laccase mixed enzymolysis, pretreatment of fiber material is obtained after gained enzymolysis product is dry, oxidation processes are carried out to pretreatment of fiber material followed by hydrogen peroxide, again by the reaction solution hybrid reaction of the fiber material and sodium metasilicate of oxidation processes and hydrochloric acid, modified fibre material is made, modified fibre material is then put into injection molding hot pressing after reacting in high-temperature high-pressure reaction kettle again, finally obtained water-proof high-strength fiberboard, fiberboard prepared by the present invention, waterproof performance is preferable, mechanical strength is higher, have broad application prospects.)

一种防水高强度纤维板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种防水高强度纤维板的制备方法，属于家居材料制备技术领域。

背景技术

纤维板又名密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加酚醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的人造板，制造过程中可以施加胶粘剂和/或添加剂，纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛。但是目前的纤维板还存在诸多不足之处，一是强度相对较低，二是吸水后容易膨胀变形。

纤维板又称密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成的人造板。纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛。发展纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。但是，纤维板的防潮耐水性能较差，其在吸湿后因产生膨胀力差异而易使板材翘曲变形，且纤维板在制作过程中，往往会加入便宜、无色的甲醛基树脂粘结剂，这种粘结剂在使用后会产生有害气体甲醛，严重危害人类和环境健康。

用木材为原料生产纤维板，已经有很长时间的历史了，在国内外普遍使用的是湿法生产的硬质纤维板和软质纤维板。但湿法生产纤维板要排放大量废水，由于企业生产规模所限，废水处理成本过高，在环境保护要求越来越严的情况下，用干法生产木纤维板，发展起来了，湿法生产纤维板的比例越来越小。国内近十几年来几乎全部新生产线都采用干法生产。主导产品是木材中密度纤维板，市场上叫密度板。随着地板生产的发展，木材高密度板的产量在发展。利用棉秆生产人造板研究，已有20多年历史，国内多个单位对棉秆的组织构造，化学成分做了比较详尽研究，对棉秆刨花板制造工艺也有不少研究成果，具体说，研究目标是用棉秆制造刨花板。由于棉秆的特点是秆的外面是由纤维组成的棉秆皮，棉秆皮很难用机械剥除，同时在棉秆上还有一些青铃，在棉秆打碎工序中，棉秆皮纤维和青铃打碎后的棉纤维，都混杂在棉秆碎料中，这样的碎料在不断运动中进入干燥工序和施胶工序，在运动中纤维互相缠绕，成为许多大小不等的纤维团，施胶时，胶液只能施加在纤维团表面，纤维团的里面施不上胶，这些施过胶的纤维团和棉秆碎料一起铺成板坯，热压成刨花板，这样的刨花板内部的结合强度很差，达不到刨花板国家标准。所以，如果用棉秆制造刨花板，去掉青铃和棉秆皮是技术难关。曾有人试过用多种机械方法剥除棉秆皮，并试图在剥皮同时除去大部分青棉铃，结果效果都不能令人满意。手工摘除青铃费事，而且摘不尽。也有人试图采用类似制造亚麻屑板时的除纤维设备，去除棉秆碎料中的纤维，也未获成功。十多年来，国内一家企业从一家德国有名的设备厂进口一套大型棉秆刨花板生产线，最终同样未能生产出棉秆刨花板。随后，国内有一些单位研究湿法棉秆纤维板生产工艺，个别工厂进行过一段时间试验性生产，和木材湿法纤维板一样，由于废水处理问题，也都停止了生产。

纤维板是一种以木质纤维或其他植物纤维为主要原料，经纤维制备，施加胶粘剂，纤维干燥后铺装成型，再经热压后制成的一种人造板材。按容重分类，纤维板可分为高密度纤维板、中密度纤维板、低密度纤维板。由于纤维板材质均匀，广泛应用于家具、地板、床铺、墙板、包装盒、吊顶等的加工。现有纤维板砂光粉主要作为低附加值产品使用，用于锅炉燃料和香芯的主要原料。

但是现有的纤维板材料大多存在力学强度低，防水性能差的问题，因此提供一种高强度并且可以防水的纤维板对家具材料制备技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前现有的纤维板材料大多存在力学强度低，防水性能差的问题，提供了一种防水高强度纤维板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种防水高强度纤维板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

将纤维板浆料注入不锈钢模具中，用热压机预压60～80s，再加压至10～12MPa，在160～170℃下继续压制500～600s，压制结束后干燥、拆模即得防水高强度纤维板；

所述纤维板浆料的制备步骤为：

将改性纤维料放入高压反应釜中，密封高压反应釜后，高温高压反应10～12h后出料，得到纤维板浆料；

所述改性纤维料的制备步骤为：

(1)将预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水混合后放入超声振荡仪中，在50～60℃下以20～25kHz的频率超声振荡反应1～2h，超声振荡反应结束后，过滤分离得到滤渣；

(2)将上述得到的滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加浓度为1mol/L的盐酸调节pH至2.0～3.0，搅拌反应15～20min，搅拌反应结束后加热升温至190～200℃，继续高温反应3～5h后过滤，分离得到滤饼即为改性纤维料；

所述预处理纤维料的制备步骤为：

(1)称取松树皮放入蒸汽***罐中，向蒸汽***罐中充入水蒸气，直至罐内气压升高至1.9～2.0MPa，恒温恒压静置50～60min，静置后打开汽爆罐罐口制得汽爆产物；

(2)将上述得到汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水混合后装入酶解罐中，密封酶解罐并加热升温至50～55℃，保温酶解处理5～6h；

(3)待上述保温酶解处理结束后，得到酶解产物，将酶解产物装入真空干燥箱中，先干燥70～80min，再降温至78～84℃继续干燥40～50min，干燥结束后，出料，得到预处理纤维料。

所述防水高强度纤维板的具体制备步骤中，热压机预压的压力为5～6MPa。

所述纤维板浆料的制备步骤中，高温高压反应的压力至1.5～2.0MPa，高温高压反应的的温度为160～180℃。

所述改性纤维料的制备步骤(1)中，预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水的质量比为1:10。

所述改性纤维料的制备步骤(2)中，滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液的质量比为1:8。

所述预处理纤维料的制备步骤(1)中，向蒸汽***罐中充入水蒸气的温度为180～190℃。

所述预处理纤维料的制备步骤(2)中，汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水的质量比为10:1:50。

所述预处理纤维料的制备步骤(3)中，先干燥的温度为101～105℃。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明首先以松树皮为原料，将其蒸汽***处理后得到汽爆产物，再将气爆产物和漆酶混合酶解，所得酶解产物干燥后得到预处理纤维料，接着利用双氧水对预处理纤维料进行氧化处理，再将氧化处理的纤维料和硅酸钠以及盐酸的反应液混合反应，制得改性纤维料，随后再将改性纤维料放入高温高压反应釜中反应后注模热压，最终制得防水高强度纤维板，本发明首先通过蒸汽***使得松树皮解纤，接着将其和漆酶混合酶解，利用漆酶降解其中的木质素成分，从而形成生物基胶黏剂，接着本发明利用双氧水将预处理纤维料氧化，将其中的纤维素表面的羟基氧化成羧基，再利用羧基和羟基吸附固着由硅酸钠和盐酸反应产生原硅酸后受热分解产生的纳米二氧化硅，从而得到表面固着吸附有纳米二氧化硅的改性纤维料，随后将改性纤维料放入高温高压反应釜中反应，而高温高压反应是一个水解过程，纤维素在高温高压反应的过程中会部分水解，而水解导致糠醛产生，产生的糠醛会在高压条件下进一步缩聚形成聚合物，使得改性纤维树脂化，树脂化的纤维力学性能变好，它们呈无序状散布在纤维板基体中，起到加强筋的作用，能够在纤维板受到外界应力冲击时形成应力传导的途径，分散外界应力，从而提高了纤维板的力学强度，此外高温高压条件下的糠醛树脂本身具有粘性，在热压的情况下能够将纤维之间连接成致密的整体，防止水分子渗透，并且生成的糠醛树脂本身防水性好，再一次提高了纤维板的防水性能；

(2)本发明的改性纤维上粘结有二氧化硅，二氧化硅表面富含硅羟基，在后期的热压过程中，硅羟基和硅羟基之间受热反应脱水生成键能极大的Si-O-Si键，从而增大了纤维板内部的化学键合力，提高了它的内聚力，进而再一次提高了纤维板的力学强度，同时二氧化硅表面能巨大，具有极佳的防水性能，因此二氧化硅的存在也提高了纤维板的防水性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

称取松树皮放入蒸汽***罐中，向蒸汽***罐中充入温度为180～190℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.9～2.0MPa，恒温恒压静置50～60min，静置后打开汽爆罐罐口制得汽爆产物；将上述得到汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水按质量比为10:1:50混合后装入酶解罐中，密封酶解罐并加热升温至50～55℃，保温酶解处理5～6h；待上述保温酶解处理结束后，得到酶解产物，将酶解产物装入真空干燥箱中，在101～105℃下先干燥70～80min，再降温至78～84℃继续干燥40～50min，干燥结束后，出料，得到预处理纤维料；将上述得到预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，在50～60℃下以20～25kHz的频率超声振荡反应1～2h，超声振荡反应结束后，过滤分离得到滤渣；将上述得到的滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液按质量比为1:8混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加浓度为1mol/L的盐酸调节pH至2.0～3.0，搅拌反应15～20min，搅拌反应结束后加热升温至190～200℃，继续高温反应3～5h后过滤，分离得到滤饼即为改性纤维料；将上述得到的改性纤维料放入高压反应釜中，密封高压反应釜后，提高高压反应釜内压力至1.5～2.0MPa，并升高温度至160～180℃，高温高压反应10～12h后出料，得到纤维板浆料；将上述得到的纤维板浆料注入不锈钢模具中，用热压机以5～6MPa的压力预压60～80s，再加压至10～12MPa，在160～170℃下继续压制500～600s，压制结束后干燥、拆模即得防水高强度纤维板。

实例1

汽爆产物的制备：

称取松树皮放入蒸汽***罐中，向蒸汽***罐中充入温度为180℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.9MPa，恒温恒压静置50min，静置后打开汽爆罐罐口制得汽爆产物；

预处理纤维料的制备：

(1)将上述得到汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水按质量比为10:1:50混合后装入酶解罐中，密封酶解罐并加热升温至50℃，保温酶解处理5h；

(2)待上述保温酶解处理结束后，得到酶解产物，将酶解产物装入真空干燥箱中，在101℃下先干燥70min，再降温至78℃继续干燥40min，干燥结束后，出料，得到预处理纤维料；

改性纤维料的制备：

(1)将上述得到预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，在50℃下以20kHz的频率超声振荡反应1h，超声振荡反应结束后，过滤分离得到滤渣；

(2)将上述得到的滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液按质量比为1:8混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加浓度为1mol/L的盐酸调节pH至2.0，搅拌反应15min，搅拌反应结束后加热升温至190℃，继续高温反应3h后过滤，分离得到滤饼即为改性纤维料；

纤维板浆料的制备：

将上述得到的改性纤维料放入高压反应釜中，密封高压反应釜后，提高高压反应釜内压力至1.5MPa，并升高温度至160℃，高温高压反应10h后出料，得到纤维板浆料；

防水高强度纤维板的制备：

将上述得到的纤维板浆料注入不锈钢模具中，用热压机以5MPa的压力预压60s，再加压至10MPa，在160℃下继续压制500s，压制结束后干燥、拆模即得防水高强度纤维板。

实例2

汽爆产物的制备：

称取松树皮放入蒸汽***罐中，向蒸汽***罐中充入温度为185℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.9MPa，恒温恒压静置55min，静置后打开汽爆罐罐口制得汽爆产物；

预处理纤维料的制备：

(1)将上述得到汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水按质量比为10:1:50混合后装入酶解罐中，密封酶解罐并加热升温至53℃，保温酶解处理6h；

(2)待上述保温酶解处理结束后，得到酶解产物，将酶解产物装入真空干燥箱中，在103℃下先干燥75min，再降温至80℃继续干燥45min，干燥结束后，出料，得到预处理纤维料；

改性纤维料的制备：

(1)将上述得到预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，在55℃下以23kHz的频率超声振荡反应2h，超声振荡反应结束后，过滤分离得到滤渣；

(2)将上述得到的滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液按质量比为1:8混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加浓度为1mol/L的盐酸调节pH至2.5，搅拌反应18min，搅拌反应结束后加热升温至195℃，继续高温反应4h后过滤，分离得到滤饼即为改性纤维料；

纤维板浆料的制备：

将上述得到的改性纤维料放入高压反应釜中，密封高压反应釜后，提高高压反应釜内压力至1.8MPa，并升高温度至170℃，高温高压反应11h后出料，得到纤维板浆料；

防水高强度纤维板的制备：

将上述得到的纤维板浆料注入不锈钢模具中，用热压机以6MPa的压力预压60～80s，再加压至11MPa，在165℃下继续压制550s，压制结束后干燥、拆模即得防水高强度纤维板。

实例3

汽爆产物的制备：

称取松树皮放入蒸汽***罐中，向蒸汽***罐中充入温度为190℃的水蒸气，直至罐内气压升高至2.0MPa，恒温恒压静置60min，静置后打开汽爆罐罐口制得汽爆产物；

预处理纤维料的制备：

(1)将上述得到汽爆产物和浓度为60U/mL的漆酶溶液以及去离子水按质量比为10:1:50混合后装入酶解罐中，密封酶解罐并加热升温至55℃，保温酶解处理6h；

(2)待上述保温酶解处理结束后，得到酶解产物，将酶解产物装入真空干燥箱中，在105℃下先干燥80min，再降温至84℃继续干燥50min，干燥结束后，出料，得到预处理纤维料；

改性纤维料的制备：

(1)将上述得到预处理纤维料和质量分数为10％的双氧水按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，在60℃下以25kHz的频率超声振荡反应2h，超声振荡反应结束后，过滤分离得到滤渣；

(2)将上述得到的滤渣和质量分数为25％的硅酸钠溶液按质量比为1:8混合后装入反应釜中，再向反应釜中滴加浓度为1mol/L的盐酸调节pH至3.0，搅拌反应20min，搅拌反应结束后加热升温至200℃，继续高温反应5h后过滤，分离得到滤饼即为改性纤维料；

纤维板浆料的制备：

将上述得到的改性纤维料放入高压反应釜中，密封高压反应釜后，提高高压反应釜内压力至2.0MPa，并升高温度至180℃，高温高压反应12h后出料，得到纤维板浆料；

防水高强度纤维板的制备：

将上述得到的纤维板浆料注入不锈钢模具中，用热压机以6MPa的压力预压80s，再加压至12MPa，在170℃下继续压制600s，压制结束后干燥、拆模即得防水高强度纤维板。

对比例1与实例1的制备方法基本相同，区别在于用普通纤维料代替本发明的改性纤维料。

对比例2与实例1的制备方法基本相同，区别在于不向纤维料中引入二氧化硅。分别对本发明和对比例中的纤维板进行性能检测，检测结果如表1所示：

检测方法：

抗压强度用万能力学试验机进行检测。

静弯曲强度用万能力学试验机进行检测。

吸水率：取质量为M1的对比例和实施例中的纤维板板，都放于温度均为22℃的环境下，浸在水中经72h后再次测定其重量记为M2，其吸水率为(M2-M1)/M1。

表1岩棉板性能测定结果

通过表1能够看出，本发明制备的纤维板，防水性能较好，机械强度较高，有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。