本发明涉及一种改性氧化淀粉无醛胶合板的制备方法，属于板材制备技术领域。
背景技术：
胶合板，是指由不同纹理方向的单板胶合而成的一种木质人造板。其相邻层单板纹理通常互成90°角。胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，结构多为奇数层，特殊情况下也有制成4层、6层等偶数层的。由于胶合板有变形小、幅面大、施工方便、不易翘曲、横纹抗拉强度大等特点，在家具、车厢、造船、军工、包装及其他工业部门获得广泛应用。
现有技术中，无醛胶合板只是不采用酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂的所谓三醛树脂胶粘剂，但依然采用丙烯酸酯、醋酸乙烯、异氰酸酯等游离单体释放的胶粘剂，虽然无甲醛释放，但仍然有其他有害气体释放，污染环境，有害健康。也有人采用氨气穿透处理工艺，去除产品人造板中的游离甲醛，使得胶合板中的游离甲醛释放量降低，但增加了胶合板制造的工艺步骤，提高了生产成本。
且轧孔工艺降低了胶合板的一些物理力学性能，如静曲强度和弹性模量等，尤其采用速生材单板生产的胶合板，力学性能较差，限制了板材的应用领域。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有的胶合板中含有游离的甲醛，会对人体造成危害，而采用氨气穿透处理，制备工艺复杂，所需的成本较高的问题。本发明首先将杨木块经过处理得到杨木纤维，再将其进行纳米化处理，得到杨木纳米纤维，接着将预糊化的玉米淀粉酸解，再与过硫酸钾反应，制得氧化淀粉与硼砂进行交联反应，再加入制备的杨木纳米纤维，得到改性氧化淀粉胶黏剂，最后将其涂覆于杨木单板上，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成板坯，将板坯热压成型，即可得到改性氧化淀粉无醛胶合板。本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板中不含有游离的甲醛，也不会释放其他有害气体，且制备工艺简单，所需成本低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取300～500g杨木块，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的杨木粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入1.8～2.2MPa饱和水蒸汽，保持压力3～5min后瞬间打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后取出杨木粉，将其浸泡在600～800mL温度为80～90℃去离子水中40～50min，取出，转入300～500mL质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70～75℃恒温水浴下，反应1～2h，真空抽滤，将滤饼浸泡在100～200mL质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80～85℃恒温水浴下，浸提3～4h，用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，转入105～110℃干燥箱中干燥至恒重，得杨木纤维；
（2）称取6～9g上述杨木纤维加入90～120mL质量分数为60%硫酸溶液中，在40～45℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌45～50min，加入600～800mL去离子水，并用300W超声波超声分散30～40min，将混合液装入分子通量为12000～14000道尔顿的透析袋中，用去离子水透析至袋内混合液pH呈中性，将混合液加入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥1～3天，得杨木纳米纤维，备用；
（3）称取20～25g玉米淀粉，加入100～120mL去离子水中，在35～38℃下，以300～400r/min搅拌加热糊化10～15min，用质量分数为1%盐酸溶液调节淀粉乳液pH为4.0～4.5，加入0.30～0.32g过硫酸钾，加热至65～70℃，继续搅拌50～60min，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0～10.0，加入4～5g硼砂，保持温度继续反应3～4h，继续升温至80～90℃，糊化30～40min，冷却至室温，加入0.6～0.8g上述步骤（2）制备的杨木纳米纤维，用300W超声波超声分散15～20min，得改性氧化淀粉胶黏剂；
（4）将杨木单板置于80～85℃干燥箱中干燥至含水率为6～8%，将上述改性氧化淀粉胶黏剂双面涂胶，均匀涂抹在单板表面，涂胶量为280～320g/m2，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成7层板坯，在1.0～1.2MPa压力下预压40～50min，将板坯放入130～135℃热压机中，在1.5～1.8MPa下，热压2～3h，得改性氧化淀粉无醛胶合板。
本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板胶合强度达到1.21～1.78MPa，耐腐性能中质量损失率小于8％，静曲强度强度达到70MPa以上，无甲醛释放。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板中不含甲醛，也不会释放其他有害气体，不会危害人的健康，保护环境；
（2）本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板胶合强度高，可达1.21～1.78MPa；
（3）本发明制备工艺简单，原材料易获取，所需要的成本低。
具体实施方式
首先称取300～500g杨木块，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的杨木粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入1.8～2.2MPa饱和水蒸汽，保持压力3～5min后瞬间打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后取出杨木粉，将其浸泡在600～800mL温度为80～90℃去离子水中40～50min，取出，转入300～500mL质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70～75℃恒温水浴下，反应1～2h，真空抽滤，将滤饼浸泡在100～200mL质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80～85℃恒温水浴下，浸提3～4h，用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，转入105～110℃干燥箱中干燥至恒重，得杨木纤维；再称取6～9g上述杨木纤维加入90～120mL质量分数为60%硫酸溶液中，在40～45℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌45～50min，加入600～800mL去离子水，并用300W超声波超声分散30～40min，将混合液装入分子通量为12000～14000道尔顿的透析袋中，用去离子水透析至袋内混合液pH呈中性，将混合液加入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥1～3天，得杨木纳米纤维，备用；接着称取20～25g玉米淀粉，加入100～120mL去离子水中，在35～38℃下，以300～400r/min搅拌加热糊化10～15min，用质量分数为1%盐酸溶液调节淀粉乳液pH为4.0～4.5，加入0.30～0.32g过硫酸钾，加热至65～70℃，继续搅拌50～60min，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0～10.0，加入4～5g硼砂，保持温度继续反应3～4h，继续升温至80～90℃，糊化30～40min，冷却至室温，加入0.6～0.8g上述制备的杨木纳米纤维，用300W超声波超声分散15～20min，得改性氧化淀粉胶黏剂；最后将杨木单板置于80～85℃干燥箱中干燥至含水率为6～8%，将上述改性氧化淀粉胶黏剂双面涂胶，均匀涂抹在单板表面，涂胶量为280～320g/m2，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成7层板坯，在1.0～1.2MPa压力下预压40～50min，将板坯放入130～135℃热压机中，在1.5～1.8MPa下，热压2～3h，得改性氧化淀粉无醛胶合板。
实例1
首先称取500g杨木块，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的杨木粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入2.2MPa饱和水蒸汽，保持压力5min后瞬间打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后取出杨木粉，将其浸泡在800mL温度为90℃去离子水中50min，取出，转入500mL质量分数为10%过氧化氢溶液中，在75℃恒温水浴下，反应2h，真空抽滤，将滤饼浸泡在200mL质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在85℃恒温水浴下，浸提4h，用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，转入110℃干燥箱中干燥至恒重，得杨木纤维；再称取9g上述杨木纤维加入120mL质量分数为60%硫酸溶液中，在45℃恒温水浴下，以400r/min搅拌50min，加入800mL去离子水，并用300W超声波超声分散40min，将混合液装入分子通量为14000道尔顿的透析袋中，用去离子水透析至袋内混合液pH呈中性，将混合液加入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥3天，得杨木纳米纤维，备用；接着称取25g玉米淀粉，加入120mL去离子水中，在38℃下，以400r/min搅拌加热糊化15min，用质量分数为1%盐酸溶液调节淀粉乳液pH为4.5，加入0.32g过硫酸钾，加热至70℃，继续搅拌60min，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为10.0，加入5g硼砂，保持温度继续反应4h，继续升温至90℃，糊化40min，冷却至室温，加入0.8g上述制备的杨木纳米纤维，用300W超声波超声分散20min，得改性氧化淀粉胶黏剂；最后将杨木单板置于85℃干燥箱中干燥至含水率为8%，将上述改性氧化淀粉胶黏剂双面涂胶，均匀涂抹在单板表面，涂胶量为320g/m2，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成7层板坯，在1.2MPa压力下预压50min，将板坯放入135℃热压机中，在1.8MPa下，热压3h，得改性氧化淀粉无醛胶合板。
本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板胶合强度达到1.78MPa，耐腐性能中质量损失率为5％，静曲强度强度达到85MPa，无甲醛释放。
实例2
首先称取300g杨木块，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的杨木粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入1.8MPa饱和水蒸汽，保持压力3min后瞬间打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后取出杨木粉，将其浸泡在600mL温度为80℃去离子水中40min，取出，转入300mL质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70℃恒温水浴下，反应1h，真空抽滤，将滤饼浸泡在100mL质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80℃恒温水浴下，浸提3h，用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，转入105℃干燥箱中干燥至恒重，得杨木纤维；再称取6g上述杨木纤维加入90mL质量分数为60%硫酸溶液中，在40℃恒温水浴下，以300r/min搅拌45min，加入600mL去离子水，并用300W超声波超声分散30min，将混合液装入分子通量为12000道尔顿的透析袋中，用去离子水透析至袋内混合液pH呈中性，将混合液加入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥1天，得杨木纳米纤维，备用；接着称取20g玉米淀粉，加入100mL去离子水中，在35℃下，以300r/min搅拌加热糊化10min，用质量分数为1%盐酸溶液调节淀粉乳液pH为4.0，加入0.30g过硫酸钾，加热至65℃，继续搅拌50min，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0，加入4g硼砂，保持温度继续反应3h，继续升温至80℃，糊化30min，冷却至室温，加入0.6g上述制备的杨木纳米纤维，用300W超声波超声分散15min，得改性氧化淀粉胶黏剂；最后将杨木单板置于80℃干燥箱中干燥至含水率为6%，将上述改性氧化淀粉胶黏剂双面涂胶，均匀涂抹在单板表面，涂胶量为280g/m2，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成7层板坯，在1.0MPa压力下预压40min，将板坯放入130℃热压机中，在1.5MPa下，热压2h，得改性氧化淀粉无醛胶合板。
本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板胶合强度达到1.21MPa，耐腐性能中质量损失率为7％，静曲强度强度达到72MPa，无甲醛释放。
实例3
首先称取400g杨木块，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的杨木粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入1.9MPa饱和水蒸汽，保持压力4min后瞬间打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后取出杨木粉，将其浸泡在700mL温度为85℃去离子水中45min，取出，转入400mL质量分数为10%过氧化氢溶液中，在72℃恒温水浴下，反应2h，真空抽滤，将滤饼浸泡在150mL质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在82℃恒温水浴下，浸提3h，用无水乙醇和去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，转入107℃干燥箱中干燥至恒重，得杨木纤维；再称取7g上述杨木纤维加入100mL质量分数为60%硫酸溶液中，在42℃恒温水浴下，以350r/min搅拌47min，加入700mL去离子水，并用300W超声波超声分散35min，将混合液装入分子通量为13000道尔顿的透析袋中，用去离子水透析至袋内混合液pH呈中性，将混合液加入真空冷冻干燥箱中冷冻干燥2天，得杨木纳米纤维，备用；接着称取22g玉米淀粉，加入110mL去离子水中，在37℃下，以350r/min搅拌加热糊化12min，用质量分数为1%盐酸溶液调节淀粉乳液pH为4.1，加入0.31g过硫酸钾，加热至67℃，继续搅拌55min，用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.7，加入4g硼砂，保持温度继续反应4h，继续升温至85℃，糊化35min，冷却至室温，加入0.7g上述制备的杨木纳米纤维，用300W超声波超声分散17min，得改性氧化淀粉胶黏剂；最后将杨木单板置于82℃干燥箱中干燥至含水率为7%，将上述改性氧化淀粉胶黏剂双面涂胶，均匀涂抹在单板表面，涂胶量为300g/m2，按奇数层原则且相邻单板纤维方向互相垂直，组成7层板坯，在1.1MPa压力下预压45min，将板坯放入132℃热压机中，在1.7MPa下，热压2h，得改性氧化淀粉无醛胶合板。
本发明制备的改性氧化淀粉无醛胶合板胶合强度达到1.52MPa，耐腐性能中质量损失率为6％，静曲强度强度达到80MPa，无甲醛释放。