一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料及其制备方法，具体涉及一种功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料及其制备方法，属于人造板生产技术领域。

背景技术：

胶合板是人造板工业中极为重要的主导产品，是实现林业可持续发展战略和有效利用木材资源的重要手段。胶合板克服了天然木材各向异性的特性，使其性能更加稳定。胶合板制备必须遵循以下三个基本原则：对称原则，要求胶合板对称中心平面两侧的单板在材质、含水率、纹理方向、厚度和层数等方面都应该相互对称；层间纹理排列原则，相邻层单板的纤维纹理方向要相互垂直；奇数层原则，胶合板要符合以上两个原则，就必须是奇数层。胶合板的外层叫做表板，芯层部分单板称为芯板。

胶合板是提高木材利用率的一个主要途径，为了提升胶合板的附加值，实现产品的更新换代，贴面装饰胶合板变得越来越流行和受消费者欢迎。已有文章和专利技术表明，在普通胶合板表面通过热压和覆膜一层或多层材料后，胶合板的性能及附加值大大提升，这些材料主要有浸渍纸、热塑性树脂材料、布艺和刨切木皮等。但这些工艺仅仅能提升胶合板本来就具有的部分性能，很难赋予其一些特殊的功能特性，比如防火特性、防刺穿特性等。另有技术表明，胶合板在制备过程中通过各种助剂的加入可以赋予其一些特殊的功能特性，但是，胶合板这些特殊性能的增加，不可避免的增加了成本。大量添加剂的使用不仅使胶黏剂的调胶工艺变得更加复杂，而且对环境也造成了破坏。最重要的是，胶合板使用的树脂胶黏剂还是不可避免的使用了很多来自石化产品的原料，存在原料不可再生和甲醛释放等一系列问题。

在弓箭射击靶场，箭靶的材料至关重要，常用的箭靶材料主要有草靶、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、聚乙烯发泡材料(xpe)、x10、珍珠棉板和挤塑板箭靶等材料。这些材料不仅要满足一定的阻箭和立箭特性，还要具有一定的弹性恢复和便携功能，防止不被弓箭刺穿，更重要的是弓箭较容易拔出。所以，箭靶材料的宗旨就是不仅要有一定的弹性功能和强度，而且还要求不能有太强的握钉力，以便于弓箭较容易拔出。目前的技术和产品较难兼具以上特点，材料强度高的，弓箭较难拔出，而且拔出后会有碎沫掉落。eva的缺点是耐用性差，被多次射击后，会有大量碎沫掉落；xpe具有较好的阻箭能力，但成本较高，且拔箭比较困难；珍珠棉板耐用性好，但阻箭能力很差；挤塑板的形变恢复能力和阻箭能力均很差，用的较少。在很多场合，往往将这些材料层层组合成较厚的材料后用于箭靶的制作，但这些材料都有一个致命的弱点，都属于易燃材料。

目前的研究团队已经对单宁树脂浸渍纤维和浸渍纸张进行了研究，但是，一些关键性的问题尚未解决，制备的复合材料并不具有阻燃和抗刺穿等功能特性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料，该复合材料具有较好的阻燃和防刺穿特性，同时提供了该层压复合材料的制备方法，参照胶合板组坯原理按照浸渍纤维-单板-浸渍纤维-单板依次循环的方式进行组合，保证浸渍纤维与木质单板加起来的总层数为奇数层，表层为单宁树脂浸渍纤维。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料，其由木质单板和浸渍纤维组成，木质单板和浸渍纤维之间通过单宁呋喃树脂黏合，所述浸渍纤维由质量分数为85-92％大麻纤维和质量分数为8～15％的聚酯纤维混合而成，所述木质单板以速生材为原料，厚度为2mm，含水率为7％；单宁呋喃树脂的固体含量为50～70％。

层压复合材料由浸渍纤维-木质单板依次循环叠加的方式组成，其加起来的总层数为奇数层，层压复合材料的表层为浸渍纤维，所述浸渍纤维浸渍前的密度为0.5～0.8kg/m²，含水率为6-10％，厚度为10～50mm，所述速生材为桉木或松木。

所述单宁呋喃树脂由单宁、水、糠醇和六次甲基四胺溶液组成，所述单宁、水、糠醇和六次甲基四胺溶液的质量比为100:100:(25-100)：(6-12)，所用六次甲基四胺溶液的浓度为30％。

所述单宁呋喃树脂的制备方法为以下步骤：

1)将单宁粉缓慢加入到水中，边加入、边搅拌，待搅拌均匀后，加入六次甲基四胺溶液，充分搅拌均匀得到单宁水溶液；

2)将糠醇加入到单宁水溶液中，充分搅拌均匀，用浓度为45％的naoh溶液调节体系的ph值至5-9，即得。

一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料的制备方法，其为以下步骤：

1)将浸渍纤维完全浸没到单宁呋喃树脂中，用挤压设备将多余的树脂挤出，确保浸渍的单宁呋喃树脂质量为2000～2500g/m²，浸渍过单宁树脂的浸渍纤维在恒温、恒湿条件中平衡至含水率为10～20％；

2)将木质单板放置在加压罐中，然后往加压罐中注入单宁呋喃树脂，加压至2.0mpa，保压2h，使单宁呋喃树脂在高压下渗入到木质单板内部，然后将浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板放置于烘箱中，烘干至含水率为6-10％；

3)将步骤1)得到的浸渍过单宁树脂的浸渍纤维与步骤2)浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板依次叠合到一起，然后采用热压工艺制成层压复合材料，热压过程压力为25kg/cm²，热压时间为1～1.5min/mm，温度为150～180℃。

该复合材料具备优异的防火性能和防刺穿性能，本发明的防火、防刺穿复合材料的原料均来自于生物质材料，健康环保。本发明的功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料制备工艺简单，操作方便，具有较好的力学强度及防刺穿特性，可用于胶合板的替代品和弓箭靶场箭靶的制备材料。

本发明直接利用胶合板的组坯原理，将纤维与单板在环保型树脂的作用下，组坯成类似于胶合板的纤维-单板层压复合材料，赋予了本材料防火、防刺穿的功能。

本发明有益效果为：使用本发明的单宁呋喃树脂可以明显提高浸渍纤维和单板的阻燃特性，其经过特殊组坯工艺后制备的层压复合材料具备一定的功能特性。

附图说明

图1是本发明浸渍纤维-木质单板层压复合材料的结构示意图。

其中：1为木质单板，2为浸渍纤维

具体实施方式

现在结合附图和实施例具体对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料，其由木质单板1和浸渍纤维2组成，木质单板1和浸渍纤维2之间通过单宁呋喃树脂黏合，所述浸渍纤维由质量分数为85-92％大麻纤维和质量分数为8～15％的聚酯纤维混合而成，所述木质单板1以速生材为原料，厚度为2mm，含水率为7％；单宁呋喃树脂的固体含量为50～70％。

层压复合材料由浸渍纤维-木质单板依次循环叠加的方式组成，其加起来的总层数为奇数层，层压复合材料的表层为浸渍纤维，所述浸渍纤维浸渍前的密度为0.5～0.8kg/m²，含水率为6-10％，厚度为10～50mm，所述速生材为桉木或松木。

所述单宁呋喃树脂由单宁、水、糠醇和六次甲基四胺溶液组成，所述单宁、水、糠醇和六次甲基四胺溶液的质量比为100:100:(25-100)：(6-12)，所用六次甲基四胺溶液的浓度为30％。

所述单宁呋喃树脂的制备方法为以下步骤：

1)将单宁粉缓慢加入到水中，边加入、边搅拌，待搅拌均匀后，加入六次甲基四胺溶液，充分搅拌均匀得到单宁水溶液；

2)将糠醇加入到单宁水溶液中，充分搅拌均匀，用浓度为45％的naoh溶液调节体系的ph值至5-9，即得。

一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料的制备方法，其为以下步骤：

1)将浸渍纤维完全浸没到单宁呋喃树脂中，用挤压设备将多余的树脂挤出，确保浸渍的单宁呋喃树脂质量为2000～2500g/m²，浸渍过单宁树脂的浸渍纤维在恒温、恒湿条件中平衡至含水率为10～20％；

2)将木质单板放置在加压罐中，然后往加压罐中注入单宁呋喃树脂，然后加压至2.0mpa，保压2h，使单宁呋喃树脂在高压下渗入到木质单板内部，然后将浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板放置于烘箱中，烘干至含水率为6-10％；

3)将步骤1)得到的浸渍过单宁树脂的浸渍纤维与步骤2)浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板依次叠合到一起，然后采用热压工艺制成层压复合材料，热压过程压力为25kg/cm²，热压时间为1～1.5min/mm，温度为150～180℃。

实施例1

如图1所示，本发明的一种功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料，其由木质单板1和浸渍纤维2组成，木质单板1和浸渍纤维2之间通过单宁呋喃树脂黏合，所述浸渍纤维2由质量分数为92％大麻纤维和质量分数为8％的聚酯纤维混合而成，所述木质单板1以速生材为原料，厚度为2mm，含水率为7％；单宁呋喃树脂的固体含量为60％。

层压复合材料由浸渍纤维-木质单板依次循环叠加的方式组成，其加起来的总层数为三层，层压复合材料的表层为浸渍纤维，所述浸渍纤维浸渍前的密度为0.6kg/m²，含水率为8％，厚度为10mm，所述速生材为松木。

浸渍用单宁树脂的制备技术方案如下：

1)将100g的单宁粉缓慢加入到100g的水中，边加入、边搅拌，待搅拌均匀后，加入6g浓度为30％的六次甲基四胺，充分搅拌均匀，备用。

2)将50g糠醇加入到单宁水溶液中，充分搅拌均匀，用浓度为45％的naoh溶液调节体系的ph值为5，即得阻燃性树脂。

功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料的制备方案如下：

1)将纤维块完全浸没于已配置好的单宁呋喃树脂溶液中1h，用挤压设备将多余的树脂挤出，浸渍量控制在2000g/m²，浸渍过单宁树脂的纤维块在恒温、恒湿条件中平衡至目标含水率，备用；

2)将木质单板放置于一定容积的加压罐中，然后往加压罐中注入已调好的单宁呋喃树脂溶液，加压至2.0mpa，保压2h，使单宁呋喃树脂在负压条件下渗入到单板内部，浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板放置于烘箱中，烘干至目标含水率，备用。

浸渍过单宁呋喃树脂的纤维块和木质单板按照前面所述的组坯方法进行组坯，确保热压之前浸渍纤维的含水率为10％，单板含水率为10％。组坯好的浸渍纤维-木质单板层压复合材料在不施加任何树脂胶黏剂的前提下放入平板硫化机进行热压，热压压力：25kg/cm²，热压时间：1min/mm，热压温度：160℃。热压成型的单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料即为具有防火、防刺穿的功能型复合材料。

实施例2

一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料，其由木质单板和浸渍纤维组成，木质单板1和浸渍纤维2之间通过单宁呋喃树脂黏合，所述浸渍纤维2由质量分数为88％大麻纤维和质量分数为12％的聚酯纤维混合而成，所述木质单板1以速生材为原料，厚度为2mm，含水率为7％；单宁呋喃树脂的固体含量为60％。

层压复合材料由浸渍纤维-木质单板依次循环的方式组成，其加起来的总层数为七层，层压复合材料的表层为浸渍纤维，所述浸渍纤维浸渍前的密度为0.5kg/m²，含水率为8％，厚度为20mm，所述速生材为松木。

单宁树脂的制备技术方案如下：

1)将100g的单宁粉缓慢加入到100g的水中，边加入、边搅拌，待搅拌均匀后，加入10g浓度为30％的六次甲基四胺，充分搅拌均匀，备用。

2)将100g糠醇加入到单宁水溶液中，充分搅拌均匀，用浓度为45％的naoh溶液调节体系的ph值为9，即得阻燃性树脂。

功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料的制备技术方案如下：

1)将纤维块完全浸没于已配置好的单宁呋喃树脂溶液中1h，用挤压设备将多余的树脂挤出，确保浸渍量控制在2500g/m²，浸渍过单宁树脂的纤维块在恒温恒湿条件中平衡至目标含水率，备用。

2)将木质单板放置于一定容积的加压罐中，然后往加压罐中注入已调好的单宁呋喃树脂溶液，加压至2.0mpa，保压2h，使单宁呋喃树脂在负压条件下渗入到单板内部，浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板放置于烘箱中，烘干至目标含水率，备用。

浸渍过单宁呋喃树脂的纤维块和木质单板按照前面所述的组坯方法进行组坯，确保热压之前浸渍纤维的含水率为18％，单板含水率为6％。组坯好的浸渍纤维-木质单板层压复合材料在不施加任何树脂胶黏剂的前提下放入平板硫化机进行热压，热压压力：25kg/cm²，热压时间：1min/mm，热压温度：150℃。热压成型的浸渍纤维-木质单板层压复合材料即为具有防火、防刺穿的功能型复合材料。

实施例3

一种浸渍纤维-木质单板层压复合材料，其由木质单板1和浸渍纤维2组成，木质单板1和浸渍纤维2之间通过单宁呋喃树脂黏合，所述浸渍纤维2由质量分数为88％大麻纤维和质量分数为12％的聚酯纤维混合而成，所述木质单板1以速生材为原料，厚度为2mm，含水率为7％；单宁呋喃树脂的固体含量为60％。

层压复合材料由浸渍纤维-木质单板依次循环的方式组成，其加起来的总层数为五层，层压复合材料的表层为浸渍纤维，所述浸渍纤维浸渍前的密度为0.7kg/m²，含水率为8％，厚度为50mm，所述速生材为桉木。

浸渍用单宁树脂的制备技术方案如下：

1)将100g的单宁粉缓慢加入到100g的水中，边加入、边搅拌，待搅拌均匀后，加入12g浓度为30％的六次甲基四胺，充分搅拌均匀，备用。

2)将100g糠醇加入到单宁水溶液中，充分搅拌均匀，用浓度为45％的naoh溶液调节体系的ph值为5，即得阻燃性树脂。

功能型单宁树脂浸渍纤维-木质单板层压复合材料的制备技术方案如下：

1)将纤维块完全浸没于已配置好的单宁呋喃树脂溶液中1h，纤维浸渍量控制在2500g/m²，用挤压设备将多余的树脂挤出，浸渍过单宁树脂的纤维块在恒温、恒湿条件中平衡至目标含水率，备用。

2)将木质单板放置于一定容积的加压罐中，然后往加压罐中注入已调好的单宁呋喃树脂溶液，加压至2.0mpa，保压2h，使单宁呋喃树脂在负压条件下渗入到单板内部，浸渍过单宁呋喃树脂的木质单板放置于烘箱中，烘干至目标含水率，备用。

浸渍过单宁呋喃树脂的纤维块和木质单板按照前面所述的组坯方法进行组坯，确保热压之前浸渍纤维的含水率为15％，单板含水率为8％。组坯好的浸渍纤维-木质单板层压复合材料在不施加任何树脂胶黏剂的前提下放入平板硫化机进行热压，热压压力：25kg/cm²，热压时间：1.5min/mm，热压温度：180℃。热压成型的浸渍纤维-木质单板层压复合材料即为具有防火、防刺穿的功能型复合材料。

分别利用本发明实施例1-3制备的功能型复合材料作为实验组，市售高端生态胶合板作为对照组1和室外型胶合板作为对照组2，进行测试，具体结果如下表1所示：

表1.实施例和对照组材料的性能对比

通过对比，本发明的功能型复合材料与现有的胶合板相比，阻燃效果较好，屈服强度高可得出该复合材料防刺穿能力较强，握钉力小则得出该材料在弓箭的作用后，弓箭更容易拔出，同时不会损伤材料表面，更重要的是该材料无甲醛释放，完全达到e0级要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。