膠黏劑在人造板上的應(yīng)用現(xiàn)狀

單人為 田美芬

摘要：分析了膠黏劑在人造板行業(yè)的利用情況，闡述了環(huán)保型膠黏劑、生物質(zhì)黏劑及其它膠黏劑的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為木材膠黏劑的發(fā)展提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：人造板;環(huán)保型膠黏劑;生物質(zhì)膠黏劑

中圖分類號(hào)：TS653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2020）04-0139-02

1 引言

人造板，是將木材或其他植物纖維加工制成的板材，建筑業(yè)、家具業(yè)等領(lǐng)域中人造板具有重量輕、強(qiáng)度高，絕緣性能好、易加工且外觀優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為應(yīng)用最廣泛的材料之一。膠合板是我國(guó)發(fā)展最早的人造板，也是我國(guó)人造板產(chǎn)量最大的板材品種，它以人工速生楊樹(shù)、桉樹(shù)、松樹(shù)、杉木和竹子為主要原料，添加膠黏劑壓制而成[1]。2018年，我國(guó)人造板產(chǎn)量約2.99億m³，已超過(guò)世界上其他國(guó)家人造板產(chǎn)量的總和，表明我國(guó)人造板整體產(chǎn)量與發(fā)展步人了快速發(fā)展階段。

中國(guó)木材產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，膠黏劑的出現(xiàn)對(duì)節(jié)約木制品原材料、簡(jiǎn)化木制品加工工藝起到了積極的作用。同時(shí)，人造板膠黏劑地不斷發(fā)展在一定程度又推動(dòng)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。目前，在人造板加工業(yè)的膠黏劑種類眾多，而每一種膠黏劑又具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。三醛膠黏劑在市場(chǎng)上使用最多，但由于這類膠黏劑的甲醛釋放量較高，污染了環(huán)境。因此，新型環(huán)保膠黏劑成為人造板制造業(yè)的新要求，對(duì)現(xiàn)有的三醛膠黏劑進(jìn)行改性研究，出現(xiàn)了環(huán)保型膠黏劑、生物質(zhì)膠黏劑、多功能膠黏劑和其它膠黏劑，隨著人造板膠黏劑的合成技術(shù)不斷提高，膠黏劑的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場(chǎng)前景廣闊。

2 環(huán)保型膠黏

2.1 脲醛（UF）樹(shù)脂膠黏劑

近年來(lái)，研究者對(duì)降低脲醛樹(shù)脂膠黏劑中甲醛氣體的釋放量進(jìn)行了進(jìn)一步的探索。余海帆等[2]在對(duì)脲醛樹(shù)脂膠黏劑進(jìn)行改性的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)乙二醛部分替代甲醛和尿素得到的脲醛樹(shù)脂膠黏劑的性能。張曉歡等[3]在控制脲醛樹(shù)脂改性成本，保證膠接性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)兩次正交試驗(yàn)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果做出分析，優(yōu)選出最佳合成配方及工藝，得到了一種低游離甲醛含量脲醛樹(shù)脂膠黏劑。姚海軍等川改進(jìn)了環(huán)保型脲醛樹(shù)脂膠黏劑的合成方法，改變了脲醛樹(shù)脂的摩爾質(zhì)量比，控制了反應(yīng)時(shí)間，能提高脲醛樹(shù)脂膠黏劑的綜合性能。

2.2 酚醛（PF）樹(shù)脂膠黏劑

酚醛樹(shù)脂膠黏劑引入替代物不僅可以減少合成酚醛樹(shù)脂膠黏劑成本的消耗，還可以在不影響酚醛樹(shù)脂膠黏劑優(yōu)良性能，由于木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)與苯酚相似，木質(zhì)素改性酚醛樹(shù)脂膠可通過(guò)活化改性被苯酚取代，從而達(dá)到高效利用生物質(zhì)資源的目的。以苯酚、尿素和甲醛為原料，對(duì)酚醛樹(shù)脂進(jìn)行改性并對(duì)其可行性進(jìn)行了初步分析，在制備酚醛樹(shù)脂膠黏劑時(shí)加入木質(zhì)素可以改良固化的膠層硬度[5]，合成的尿素改性酚醛樹(shù)脂具有良好的貯存性能，可在低于25℃進(jìn)行固化。不同木質(zhì)素質(zhì)量百分比和不同來(lái)源木質(zhì)素對(duì)酚醛樹(shù)脂膠粘劑熱穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，質(zhì)量為50%的木質(zhì)素具有較好的黏結(jié)強(qiáng)度，木質(zhì)素的質(zhì)量損失隨其含量的增加而增加。用尿素改性酚醛樹(shù)脂壓制樺木三合板，其所壓制的膠合板的物理和機(jī)械性能與傳統(tǒng)膠木膠合板相似。研究了控制膠木膠粘劑的熱性能和木質(zhì)素替代膠木膠粘劑的熱性能[6～8]。

3 生物質(zhì)膠黏劑

大豆蛋白膠黏劑由于其來(lái)源廣、可再生性強(qiáng)、反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞，是目前市場(chǎng)上使用最多的生物質(zhì)膠黏劑。Lin等[9]研究了利用脫脂大豆粉變性制備高性能大豆生物膠（SBA）的工藝，采用紅外光譜（FTIR）和XPS對(duì)不同工藝階段的大豆制品進(jìn)行了表征，研究了大豆制品的變性機(jī)理，發(fā)現(xiàn)SBA的固化使酞胺鏈重新建立，導(dǎo)致胺化，提高了大豆蛋白的交聯(lián)性，從而提高了大豆的耐水性。XiU等[10]通過(guò)用SDS、SDBS、鹽酸胍改性大豆蛋白并對(duì)制備的膠黏劑研究表明，改性后的大豆蛋白膠黏劑得到了改善。卞科等[11]對(duì)大豆蛋白進(jìn)行微波改性，發(fā)現(xiàn)微波改性大豆蛋白標(biāo)簽?zāi)z的耐水性、黏接強(qiáng)度和黏度都有了很大的提高，其耐水性達(dá)到120h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)簽?zāi)z行業(yè)規(guī)定的72h，說(shuō)明微波能夠顯著提高大豆蛋白膠的性能，并且給出了微波改性最優(yōu)條件。

4 多功能膠黏劑

人造板是一種易燃材料，在使用過(guò)程中有很大的火災(zāi)隱患。為解決刨花板無(wú)甲醛阻燃問(wèn)題，合成了一種新型含磷化合物（DDPPU），發(fā)現(xiàn)可以改善刨花板的阻燃性能，熱重分析表明，經(jīng)過(guò)處理的刨花板可以降低初始分解溫度，在較高的溫度下，降解速率低于未經(jīng)處理的刨花板。與其他阻燃體系相比，DDPPU處理的木刨花板在600℃時(shí)的殘?zhí)渴章矢?，制備阻燃膠合板可降低甲醛釋放量[12]。此外，還有研究人員致力于新型無(wú)機(jī)阻燃膠黏劑的合成。目前，阻燃劑的研究主要集中在阻燃劑與膠黏劑的共混方面。未來(lái)阻燃膠黏劑的發(fā)展趨勢(shì)之一是在合成樹(shù)脂膠黏劑的過(guò)程中將阻燃元素引入到聚合物鏈中，從而提高阻燃性能，保證膠黏性能。

5 其它膠黏劑

Trischler等[13]發(fā)現(xiàn)由小麥蛋白的冷溶性面筋膠可以替代在刨花板、單板生產(chǎn)中商業(yè)合成膠，但其具有不耐濕的缺點(diǎn)有待改善。Cheng[14]對(duì)大豆和棉籽蛋白配方的黏合劑性能進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)這些添加劑大部分都提高了棉籽分離蛋白的干膠強(qiáng)度，對(duì)于大豆分離蛋白卻顯示出明顯的好處，且含磷添加劑對(duì)棉籽蛋白配方的耐熱性也有一定的改善作用，但大豆蛋白配方的熱穩(wěn)定性無(wú)明顯影響或產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，棉籽蛋白與磷添加劑的組合作為木材膠黏劑具有良好的應(yīng)用前景。Yang[15]通過(guò)對(duì)雞毛和雞血的堿性和酸性水解產(chǎn)物的耐水性，以及甲醛為基礎(chǔ)的交聯(lián)劑配制的膠黏劑的黏結(jié)性能和固化性能，發(fā)現(xiàn)雞血基膠黏劑黏結(jié)的中密度纖維板的機(jī)械強(qiáng)度和甲醛釋放量符合作為生產(chǎn)人造板的環(huán)保型膠黏劑的要求，雞血基膠黏劑可運(yùn)用于人造板生產(chǎn)。

6 結(jié)論

近年來(lái)，我國(guó)人造板產(chǎn)業(yè)在逐漸發(fā)展壯大，木材膠黏劑在其中起著決定性作用。人造板的膠黏劑將向無(wú)毒、無(wú)害、黏接性能更好的方向發(fā)展，這必是未來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。今后有關(guān)木材膠黏劑的改性和開(kāi)發(fā)也將圍繞這幾個(gè)方向展開(kāi)。

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收稿日期：2020-02-03

基金項(xiàng)目：貴州省科技支撐項(xiàng)目（編號(hào)：黔科合支撐[2019]2308和[2019]2325）;貴州省林業(yè)廳項(xiàng)目（編號(hào)：[2017]14）

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)稳藶椋?964-），男，研究方向?yàn)椴牧瞎こ獭?/p>

通訊作者：田美芬（1996-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槟举|(zhì)工程材料。