水葫芦-三聚氰胺脲醛树脂复合材料及其密度板的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料领域技术，特别是提供一种水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合 材料及其密度板的制备方法。
【背景技术】
[0002] 一方面，我国林木资源匮乏，可利用作为板材的林木资源更是稀缺。但每年生产的 农作物产量巨大，因此而产生的农业剩余物也是数量众多。所以我国因地制宜，着手研宄以 这些农作物废料为原材料发展非木质人造板，使原本废弃或处理不当的资源得以被有效利 用起来。现阶段主要通过围绕对棉杆、甘蔗渣、竹材、稻草秸杆、亚麻杆等多种农副产品或其 他常见的植物纤维特性的探宄，进一步开展非木质人造板的研制。
[0003] 1蔗渣
[0004]由于蔗渣比重小，纤维品质优良，所制得的轻质板材能够达到较高的强度，具有耐 水、耐火、抗生物腐蚀等优势，有很强的可塑性，可适用很多领域，因此拥有极大的市场价 值。但是新鲜蔗渣都会残余少量的糖分，必须储藏适当的时间，但也不能太久，才能使残糖 彻底自然发酵而蔗渣不会变黑。而蔗渣纤维中有三分之一以上是柔软的蔗髓，不严格去除 将会严重导致材料的质量下降，加大蔗渣的预处理工作；
[0005] 2竹材
[0006] 竹子虽然也属于森林资源之一，但与树木相比较，竹子是速生植物，数量要远远超 过木材，能够为人造板制造提供丰富的原料。竹材表面光滑，强度和抗压强度高，但结构不 均匀，易虫蛀发霉，使用期短。若长时间承载较大负荷会还导致竹材发生蠕变过度的情况， 使材料本身遭到破坏。
[0007] 3稻草
[0008] 稻草具有可与某些木材相比拟的纵向抗拉能力，即使经过热处理也只不过会稍微 降低。稻草秸杆的纤维分布很不均匀，集中分布于秸杆内部，而表层则被大量的二氧化硫、 脂肪类、矿质等物质所包裹，共同形成了光滑的非极性表面层，致使稻草板交接强度差。这 些物质的存在不仅会阻止稻杆内部羟基与合成树脂之间化学键的生成，而且还会增加树脂 固化的难度。
[0009] 4 其他
[0010] 以脲醛胶为胶粘剂生产棉杆中密度纤维板时，施胶量12%，热压温度180°C，热压 时间15s/mm的工艺条件可生产高力学性能的板材，但是板材24小时的吸水厚度膨胀率较 尚。
[0011] 由此可见，现有非木质人造板均有着成本尚、性能不稳定、易变质、力学性能低等 特点。
[0012] 另一方面，水萌芦繁殖迅速，会打破生态平衡，造成污染。目前采用的一些防除水 萌芦的方法或多或少的都存在一定的弊端，如化学防除虽然效果比较确实，但大范围的使 用费用也比较昂贵，而且最重要是在产生一系列的环境和安全方面的问题。而采用直接打 捞的原始方法虽然不会造成负面效果，但却需要大量劳动力，且在没有任何经济效益作为 推动力的情况下很难以保证对超出容量的水萌芦进行及时地打捞。开发利用水萌芦制备出 具有一定功能性的产品，以获得相应的收益，为利用市场化方向解决水萌芦的污染问题成 为解决这一问题的当务之急。
[0013] 水萌芦中富含纤维素，其纤维素的硬度大，模量值高，可以作为结构材料使用。但 纤维素的韧性差，抗冲击性能弱，所以要制成结构材料的话，有一定的缺陷，目前水萌芦在 这方面性能的增强还未见相关报道，如何研宄开发一种力学性能优异的水萌芦-树脂复合 材料是决定水萌芦是否能够得到有效利用的重要因素。
【发明内容】
[0014] 有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，本发明的目的之一为提供一种环保、 力学性能好、价格低廉且制备工艺简单的水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合材料。
[0015] 为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂 复合材料，按重量份计，包括有：
[0016] 三聚氰胺脲醛树脂胶40-50重量份；
[0017] 水萌芦粉末 70-80重量份；
[0018] 氯化铵 1-2重量份；
[0019] 所述三聚氰胺脲醛树脂胶的制备包括如下步骤：
[0020] a、首先按照重量份数计算，量取37.0%甲醛溶液150重量份，用稀氢氧化钠溶液 调节酸碱性至pH=9 ;
[0021] b、称量尿素50重量份加入至步骤a所制备的甲醛溶液中，待尿素溶解后，设定加 热温度为40°C，加热30分钟后；再加入70重量份尿素和20重量份三聚氰胺到反应体系中， 并用稀盐酸调节体系酸碱性至pH=7,升温至80°C，加热1小时后即得三聚氰胺脲醛树脂 胶；
[0022] 所述水萌芦粉末直径为30-80目。
[0023] 相对于现有技术，本发明通过对三聚氰胺脲醛树脂胶的制备工艺进行优化，制得 适合于水萌芦粉末相结合的胶黏剂，特别是在配方中加入甲氧基聚乙二醇作为表面活性 剂，既能亲水萌芦粉末，又能够亲三聚氰胺脲醛树脂，从而作为粘结媒介，使得干燥水萌芦 粉末与三聚氰胺脲醛树脂胶黏剂结合的更紧密。
[0024] 本发明的目的之二是提供一种水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合密度板的制备方 法，其包括如下步骤：
[0025] 1)水萌芦前处理：采摘的水萌芦在真空烘箱中加热至80_120°C，在抽真空条件下 (抽真空时候的压强为〇. 1个大气压），待水萌芦草体干燥后（此时含水量低于〇. 5 % )，通 过粉碎机将干燥水萌芦破碎为粉末，破碎后的水萌芦粉末直径为30-80目；本发明加工温 度较低并对水萌芦进行相应的前处理，更好的保留水萌芦纤维素的力学属性；从而有效提 高水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合密度板的力学性能；
[0026] 2)制备三聚氰胺脲醛树脂胶包括如下步骤：
[0027] a、首先按照重量份数计算，量取37.0%甲醛溶液150重量份，用稀氢氧化钠溶液 调节酸碱性至pH=9 ;
[0028] b、称量尿素50重量份加入至步骤a所制备的甲醛溶液中，待尿素溶解后，设定加 热温度为40°C，加热30分钟后；再加入70重量份尿素、20重量份三聚氰胺和5重量份甲氧 基聚乙二醇（分子量750)做为表面活性剂加到反应体系中，并用稀盐酸调节体系酸碱性至 pH= 7,升温至80°C，加热1小时后即得三聚氰胺脲醛树脂胶；
[0029] 3)按照重量份数计算，称取步骤2)中制备得到的三聚氰胺脲醛树脂胶40-50重量 份，称取步骤1)中制得的干燥的水萌芦粉末70-80重量份，并加入1-2质量份的氯化铵作 为固化剂，通过机械搅拌将三种组分混合均匀；
[0030] 4)将步骤3)制得的混合物通过热压成型制得水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合密 度板。
[0031] 所述步骤4)热压成型的温度为130- 140°C。
[0032] 所述水萌芦在80-120°C的真空条件下烘干至其含水量低于0. 5%;水萌芦的大小 为30-80目。
[0033] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，本发明通过对三聚氰胺脲醛 树脂胶的制备工艺进行优化，制得适合于水萌芦粉末相结合的胶黏剂，特别是在配方中加 入甲氧基聚乙二醇（分子量750)做为表面活性剂，既能亲水萌芦粉末，又能够亲三聚氰胺 脲醛树脂，从而作为粘结媒介，让干燥水萌芦粉末与三聚氰胺脲醛树脂胶黏剂结合的更紧 密，同时，本发明加工温度较低并对水萌芦进行相应的前处理，更好的保留水萌芦纤维素的 力学属性；从而有效提高水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合密度板的力学性能；且水萌芦富 含纤维素，以其为原料与经本发明所制备的三聚氰胺脲醛树脂胶黏剂复合生产密度板代替 木质材料板，一方面减少木材资源的消耗，缓解我国森林资源短缺的危机；另一方面解决水 萌芦的疯长给河道带来的水体污染问题，在解决环境问题的同时，巧妙地利用廉价的水萌 芦，降低人造板的生产成本；提高产品的市场竞争力，使本产品极具市场推广价值。
【具体实施方式】
[0034] 实施例1
[0035] -种水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合材料，按重量份计，包括有：
[0036] 三聚氰胺脲醛树脂胶40重量份；
[0037] 水萌芦粉末 80重量份；
[0038] 氯化铵 2重量份；
[0039] 由上述水萌芦-三聚氰胺脲醛树脂复合材料制备密度板的方法，包括如下步骤：
[0040] 1)水萌芦前处理：采摘的水萌芦在真空烘箱中加热至80-120°C，在抽真空条件下 (抽真空时候的压强为0. 1个大气压），待水萌芦草体干燥后（此时含水量为0. 43% )，通 过粉碎机将干燥水萌芦破碎为粉末，破碎后的水萌芦粉末直径为80目。
[0041] 2)制备三聚氰胺脲醛树脂胶包括如下步骤：
[0042] a、首先按照重量份数计算，量取37. 0%甲醛溶液150重量份，用稀氢氧化钠溶液 调