本发明属于人造板制造领域，具体涉及一种高导热纳米流体胶黏剂、制备方法及其应用。
背景技术：
2014年，我国发布了《国家应对气候变化规划（2014-2020年）》，提出了中国2020年前应对气候变化的主要目标和重点任务，并向联合国气候变化框架公约秘书处提交了中国国家自主贡献文件，明确了中国二氧化碳排放到2030年左右达到峰值并力争尽早达峰以及2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%等一系列目标。同时，我国经济社会发展所面临的环境压力已有效传递到人造板工业，国家环境保护部于2015年将纤维板和刨花板有条件的列入高污染、高环境风险产品名录。在所有我们能采取以及正在采取的用于控制工业污染和减轻环境危害的措施中，提升能效无疑是最具潜力的，对人造板工业来说同样如此。
人造板热压周期的长短最终决定着人造板工业的能源利用效率，缩短热压周期是提高人造板生产效率的最有效方式。缩短胶黏剂的固化时间是目前能够采取的最有效的缩短热压周期的方法，但其有效性仍然受制于板坯的热传导效率。因此提高板坯的热传导效率，是缩短人造板热压周期的先决条件，是提高人造板企业能源利用效率，应对环境压力的有效措施。而要提高板坯的热传导效率必须研究新一代的高效传热技术。
目前人造板生产中缩短热压周期的方法一般是使用能够促使胶黏剂快速固化的固化剂，但热压周期的长短并不仅仅由胶黏剂的固化时间决定，还受制于施胶刨花或纤维的干燥速度和铺装成型的板坯热压时水分的汽化和排除速度，仅靠缩短胶黏剂的固化时间是不够的。
1995年，美国Argonne国家实验室的Chio等提出了一个崭新的概念——纳米流体：即以一定方式和比例在液体中添加纳米粒子形成一类纳米粒子悬浊液，该悬浊液是具有高导热系数的新型传热工质，如果采用导热系数增大了3倍的纳米流体作为换热工质，就可以使传热效率增加2倍。将纳米粒子添加入浸渍型胶黏剂中，形成浸渍型纳米流体胶黏剂，使之在固化之前作为纳米流体而强化传热以提高浸渍装饰材料预干燥和预干燥后与人造板基材压贴时的热传导效率，进而提高能源效率，不失为应对人造板二次加工领域环境压力的极好出路。
中国专利文献CN1586843B公开了一种纳米人造板制造方法，该专利中所述的纳米材料为SiO2、CaCO3、TiO2、ZnO、Al2O3中的一种或其组合，并未限定纳米材料的尺度，其组成不符合纳米流体构成要件，其应用目的是提高人造板的胶合强度和降低甲醛释放量。中国专利CN1299897C公开了纳米自洁型复合材料的制造方法，采用的纳米材料为二氧化钛，未限定纳米材料的尺度，其复合体系也不符合纳米流体的构造特征，并以构建自洁型材料表面为目的。中国专利CN2632207Y公开了一种纳米复合地板，采用纳米银和纳米氧化锌为原料，尺寸限定为小于100nm，该体系仍不具备纳米流体体系特征，其目的是为了达到抗菌和杀菌。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高导热纳米流体胶黏剂。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
一种高导热纳米流体胶黏剂，按质量百分含量计，包含1-15%的具有高导热系数的金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子或非金属纳米粒子，83-98.8%的纤维板或刨花板生产用胶黏剂，0.1-1%的表面活性剂或分散剂，0.1%-1%的消泡剂，以上材料混合后超声震荡而成。
进一步的，所述具有高导热系数的金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子或非金属纳米粒子，选自铜、铁、铝、锌、氧化铜、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铝、氧化锌、石墨烯、氧化石墨烯、纳米碳管、纳米碳微球、聚苯乙烯纳米微球、氨基树脂纳米微球中的一种，所述纳米粒子的粒径小于100nm。
进一步的，所述纤维板或刨花板生产用胶黏剂选自脲醛树脂胶黏剂及其改性树脂胶黏剂、三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂及其改性树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂及其改性树脂胶黏剂、改性淀粉胶黏剂、改性植物蛋白胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂中的一种。
进一步的，所述表面活性剂或分散剂选自亲水性阴离子表面活性剂、亲水性阳离子表面活性剂、亲水性两性表面活性剂、亲水性非离子表面活性剂中的一种。
进一步的，所述消泡剂为硅烷系消泡剂。
本发明还提供了上述的高导热纳米流体胶黏剂的制备方法，其步骤包括：
A、将1-15%的具有高导热系数的金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子或非金属纳米粒子与83-98.8%的纤维板或刨花板生产用胶黏剂在调胶罐中直接混合；
B、在调胶罐中加入0.1-1%的表面活性剂或分散剂以及0.1%-1%的消泡剂，超声波振荡器对调胶罐中混合胶黏液进行超声混合，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂。
进一步的，所述超声波振荡器的频率20-110kHz，功率300-2000W，间歇式方式工作，超声震荡时间在10min以内，超声间隔时间10min以内。
本发明还提供了上述的高导热纳米流体胶黏剂在纤维板生产或刨花板生产中的应用。
本发明同时提供了一种能够缩短施胶纤维或施胶刨花干燥时间的方法，以及缩短热压时间或降低热压温度的纤维板或刨花板的制备方法，对纤维或刨花先施胶后干燥，再经铺装后热压，制成纤维板或刨花板；施胶时采用上述的高导热纳米流体胶黏剂。
本发明的高导热纳米流体胶黏剂符合纳米流体导热系数显著增加的特征。生产纤维板或刨花板时，充分利用纳米流体胶黏剂的高导热性，生产中纤维和刨花采用先施胶后干燥方式，其他工艺过程不变，但施胶刨花或施胶纤维的干燥温度降低或干燥时间缩短；同时，铺装后的刨花板或纤维板板坯热压成型时热压温度的降低或缩短热压时间。
附图说明
图1是高导热纳米流体胶黏剂的制备及其在人造板中的应用流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不受其限制。
实施例1
将纳米铜粒子，粒径范围30-60nm，5份（质量份数，以下同）、脲醛树脂胶黏剂，94.7份，在调胶罐中直接混合，再加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠0.2份，再加0.1份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率20kHz，功率300W，工作方式为间歇式，工作3分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂体系，导热系数比原脲醛树脂胶黏剂增加31%。用于纤维板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度由160℃下降到140℃，干燥时间8s不变。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为160℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为25s/mm。
实施例2
将纳米铁粒子，粒径范围40-70nm，15份（质量份数，以下同）、三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，83份，在调胶罐中直接混合，再加入阳离子表面活性剂十六烷基二甲基氯化铵1份，再加1份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1500W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂体系，导热系数比原三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂增加51%。用于纤维板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度由160℃下降到120℃，干燥时间8s不变。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为150℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为22s/mm。
实施例3
将纳米铝粒子，粒径范围30-70nm，12份（质量份数，以下同）、三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂，87份，在调胶罐中直接混合，再加入两性表面活性剂十二烷基氨基丙酸钠0.5份，再加0.5份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率90kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止4分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂体系，导热系数比原三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂增加41%。用于纤维板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度由160℃下降到130℃，干燥时间8s不变。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为160℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为24s/mm。
实施例4
将纳米锌粒子，粒径范围20-50nm，9份（质量份数，以下同）、尿素改性三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂，90.4份，在调胶罐中直接混合，再加入非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.1份，再加0.5份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率50kHz，功率800W，工作方式为间歇式，工作1分钟停止1分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂体系，导热系数比原尿素改性三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂增加45%。用于纤维板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度160℃不变，干燥时间由8s变为6s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为160℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为24s/mm。
实施例5
将纳米氧化铜粒子，粒径范围40-80nm，6份（质量份数，以下同）、聚氨酯乳液胶黏剂，94.5份，在调胶罐中直接混合，再加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠0.3份，再加0.2份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作2分钟停止2分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原聚氨酯乳液胶黏剂增加36%。用于稻草纤维板生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度150℃不变，干燥时间由8s变为5s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为130℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为25s/mm。
实施例6
将纳米三氧化二铁粒子，粒径范围30-100nm，3份（质量份数，以下同）、聚氨酯乳液胶黏剂，96.5份，在调胶罐中直接混合，再加入阳离子表面活性剂十六烷基二甲基氯化铵0.3份，再加0.2份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作10分钟停止10分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原聚氨酯乳液胶黏剂增加36%。用于麦草纤维板生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度150℃不变，干燥时间由8s变为4s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为130℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为25s/mm。
实施例7
将纳米四氧化三铁粒子，粒径范围20-90nm，2份（质量份数，以下同）、改性淀粉胶黏剂97.5份，在调胶罐中直接混合，再加入两性表面活性剂十二烷基氨基丙酸钠0.2份，再加0.3份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作10分钟停止10分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原聚氨酯乳液胶黏剂增加36%。用于纤维板生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度150℃不变，干燥时间由8s变为6s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为140℃而热压时间50s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的50s/mm降为45s/mm。
实施例8
将纳米氧化铝粒子，粒径范围5-25nm，7份（质量份数，以下同）、改性植物蛋白胶黏剂92.2份，在调胶罐中直接混合，再加入非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.4份，再加0.4份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作9分钟停止5分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原改性植物蛋白胶黏剂增加24%。用于纤维板生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度150℃不变，干燥时间由8s变为7s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为140℃而热压时间50s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的50s/mm降为45s/mm。
实施例9
将纳米氧化锌粒子，粒径范围10-50nm，7份（质量份数，以下同）、酚醛树脂胶黏剂92.2份，在调胶罐中直接混合，再加入非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.4份，再加0.4份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作9分钟停止5分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原酚醛树脂胶黏剂增加24%。用于纤维板生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度150℃不变，干燥时间由8s变为7s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为140℃而热压时间50s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的50s/mm降为45s/mm。
实施例10
将纳米石墨烯，粒径范围10-60nm，4份（质量份数，以下同）、酚醛树脂胶黏剂95.6份，在调胶罐中直接混合，再加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠0.2份，再加0.2份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率70kHz，功率600W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原酚醛树脂增加47%。用于刨花板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶刨花采用一级干燥法，刨花干燥机的入口温度由160℃下降到130℃，干燥时间10s不变。干燥好的施胶刨花经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为150℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为20s/mm。
实施例11
将纳米氧化石墨烯粒子，粒径范围20-50nm，1份（质量份数，以下同）、间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂98.8份，在调胶罐中直接混合，再加入阳离子表面活性剂十六烷基二甲基氯化铵0.1份，再加0.1份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率70kHz，功率600W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂增加45%。用于竹材刨花板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶刨花采用一级干燥法，刨花干燥机的入口温度160℃不变，干燥时间由10s变为8s。干燥好的施胶刨花经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为150℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为20s/mm。
实施例12
将纳米碳管，粒径范围60-100nm，15份（质量份数，以下同）、三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂，84.6份，在调胶罐中直接混合，再加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠0.2份，再加0.2份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率110kHz，功率1500W，工作方式为间歇式，工作3分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂体系，导热系数比原三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂增加39%。用于纤维板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度160℃不变，干燥时间8s由变为6s。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的180℃降为160℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持180℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为25s/mm。
实施例13
将纳米碳微球，粒径范围10-60nm，15份（质量份数，以下同）、酚醛树脂胶黏剂，83份，在调胶罐中直接混合，再加入阳离子表面活性剂十六烷基二甲基氯化铵1份，再加1份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率65kHz，功率2000W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原酚醛树脂增加42%。用于刨花板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶刨花采用一级干燥法，刨花干燥机的入口温度由160℃不变，干燥时间由8s变为6s。干燥好的施胶刨花经正常铺装后热压，热压温度由原来的190℃降为150℃而热压时间50s/mm不变，或者热压温度保持190℃不变而热压时间由原来的50s/mm降为40s/mm。
实施例14
将聚苯乙烯纳米微球，粒径范围60-100nm，15份（质量份数，以下同）、酚醛树脂胶黏剂，83份，在调胶罐中直接混合，再加入两性表面活性剂十二烷基氨基丙酸钠1份，再加1份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率65kHz，功率1600W，工作方式为间歇式，工作4分钟停止3分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原酚醛树脂增加42%。用于定向刨花板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶刨花采用一级干燥法，刨花干燥机的入口温度由180℃不变，干燥时间由10s变为6s。干燥好的施胶刨花经正常定向铺装后热压，热压温度由原来的200℃降为170℃而热压时间70s/mm不变，或者热压温度保持200℃不变而热压时间由原来的70s/mm降为50s/mm。
实施例15
将脲醛树脂纳米微球，粒径范围30-100nm，10份（质量份数，以下同）、三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂，89.5份，在调胶罐中直接混合，再加入非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.3份，再加0.2份聚二甲基硅氧烷，调胶罐中加装超声波振荡器，超声波频率100kHz，功率1000W，工作方式为间歇式，工作2分钟停止2分钟，形成分散稳定的高导热纳米流体胶黏剂，导热系数比原三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂增加41%。用于甘蔗渣刨花板的生产，采用先施胶后干燥工艺，施胶方式不变，施胶纤维采用一级干燥法，纤维干燥机的入口温度由160℃下降到130℃，干燥时间6s不变。干燥好的施胶纤维经正常铺装后热压，热压温度由原来的160℃降为130℃而热压时间30s/mm不变，或者热压温度保持160℃不变而热压时间由原来的30s/mm降为25s/mm。