層層自組裝聚電解質(zhì)對膠合板力學(xué)及阻燃性能的影響

黃燕萍，陸弘毅，張帥，潘明珠

(南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210037)

膠合板因具有優(yōu)異的力學(xué)性能、可加工性和裝飾性，被廣泛應(yīng)用于建筑、家具和室內(nèi)裝飾等領(lǐng)域。然而，組成膠合板的木質(zhì)單元易于燃燒，未經(jīng)阻燃處理的膠合板極限氧指數(shù)(limit oxygen index,LOI)僅為23%～28%[1-2]，其在室內(nèi)及公共場所的應(yīng)用受到限制，為此提高膠合板阻燃性能已成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。目前，膠合板的阻燃處理方式主要包括單板浸漬處理[3-4]、膠黏劑改性[5-6]和表面涂覆[7-8]等手段。其中，單板浸漬處理能夠獲得較高載藥量，從而產(chǎn)生較好的阻燃效果，但進(jìn)入單板內(nèi)部的大量水溶性阻燃劑易析出，并且會(huì)對膠黏劑固化和板材的膠合強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響；而膠黏劑改性處理則會(huì)增加膠液黏度、延長固化時(shí)間，并降低膠合強(qiáng)度[9]。本課題組前期采用APP@PEI改性脲醛樹脂(UF)制備阻燃膠合板，研究發(fā)現(xiàn)APP@PEI添加量為UF樹脂的15%及以上時(shí)，膠合板的膠合強(qiáng)度低于Ⅱ類膠合板的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(0.7 MPa)[1]。

最近，基于固體表面交替吸附帶有相反電荷的聚電解質(zhì)或多電荷分子形成復(fù)合多層膜的層層自組裝(layer by layer self-assembly,LBL)技術(shù)在阻燃領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。采用含磷聚電解質(zhì)在材料表面交替組裝阻燃涂層，具有高阻燃效率、良好的環(huán)境可接受性，并可以賦予材料優(yōu)異的阻燃性能[10-12]。Xu等[13]以聚磷酸銨為阻燃劑，α-磷酸鋯為阻燃增效劑，通過層層自組裝技術(shù)將陽離子聚電解質(zhì)聚乙烯亞胺和陰離子聚電解質(zhì)聚磷酸銨交替組裝到楊木單板表面，獲得阻燃單板，并進(jìn)一步添加α-磷酸鋯改性UF樹脂制備阻燃膠合板。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)阻燃單板與改性UF樹脂配合使用時(shí)，膠合板的熱釋放速率峰值和總熱釋放量分別降低了41.8%和22.9%，阻燃性能顯著提高。陳博等[8]以聚磷酸銨-殼聚糖/氮化硼為組裝體系在膠合板表面構(gòu)建阻燃涂層，當(dāng)組裝層數(shù)為25時(shí)，膠合板點(diǎn)燃時(shí)間為45 s，熱釋放速率峰值較未處理材降低31.82%，總熱釋放量降低15.32%，成炭率達(dá)27.65%。盡管目前通過LBL技術(shù)能夠賦予膠合板阻燃性能，但是組裝體系多為三相，組分復(fù)雜，且對膠合板力學(xué)性能的影響鮮有報(bào)道。

為解決目前膠合板阻燃性能和力學(xué)性能無法兼顧的局限，筆者以聚乙烯亞胺(polyethylenimine,PEI)為陽離子聚電解質(zhì)、聚磷酸銨(ammonium polyphosphate,APP)為陰離子聚電解質(zhì)，通過層層自組裝技術(shù)在單板表面構(gòu)建阻燃涂層，以制備阻燃膠合板。通過對涂層表面形貌及化學(xué)結(jié)構(gòu)的表征，分析單板表面PEI、APP自組裝過程；隨后，結(jié)合膠合板的膠合強(qiáng)度和剪切界面的應(yīng)變分布，研究膠合強(qiáng)度及界面應(yīng)變傳遞規(guī)律；最后，采用LOI、錐形量熱儀探討膠合板阻燃性能并進(jìn)一步揭示其阻燃機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

楊木(Populus×euramerlcanacv.‘Nanlin895’)單板，厚度為1.8～2.0 mm，含水率為6%～8%，由南京林業(yè)大學(xué)速生木材與農(nóng)作物秸稈材料工程技術(shù)研究中心提供；聚磷酸銨，白色粉末狀，型號CF-APPII，含磷量>31%，含氮量>14%，聚合度>1 000，購自濟(jì)南泰星精細(xì)化工有限公司；聚乙烯亞胺，無色黏稠液體，相對分子質(zhì)量為1 800，純度為99%，購自上海麥克林生化科技有限公司；UF樹脂膠粉，由南京太爾化工有限公司提供；氯化銨(NH4Cl)(≥99.5%)；無水乙醇(≥99.7%)，購自南京化學(xué)試劑股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 聚電解質(zhì)溶液的制備

陰離子聚電解質(zhì)APP：稱取9 g APP粉末置于1 000 mL燒杯中，加入一定量去離子水，25 ℃水浴攪拌制得0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))APP溶液，用1 mol/L NaOH溶液將其pH調(diào)至9，磁力攪拌30 min，獲得APP聚電解質(zhì)溶液，其Zeta電位為-73.4 mV。

陽離子聚電解質(zhì)PEI：稱取9 g PEI液體置于1 000 mL 燒杯中，加入一定量去離子水，25 ℃水浴攪拌制得0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))PEI溶液，用1 mol/L HCl溶液將其pH調(diào)至9，磁力攪拌30 min，獲得PEI聚電解質(zhì)溶液，其Zeta電位為+6.44 mV。

1.2.2 層層自組裝PEI/APP

在單板表面組裝PEI溶液，60 ℃干燥25 min，繼而組裝APP溶液，60 ℃干燥25 min，即構(gòu)建1層PEI/APP(圖1)。重復(fù)上述步驟構(gòu)建3層、5層、10層和15層PEI/APP，記作PEI/APP-3、PEI/APP-5、PEI/APP-10、PEI/APP-15。為進(jìn)行對比，單獨(dú)組裝10層純APP、純PEI。自組裝聚電解質(zhì)后單板的增重率見表1。

圖1 單板表面PEI/APP層層自組裝示意圖Fig.1 Schematic diagram of LBL of PEI/APP on the veneer surface

表1 單板表面層層自組裝聚電解質(zhì)的增重率Table 1 Mass gain percentage of polyelectrolyte LBL on veneer surface

1.2.3 阻燃膠合板的制備

將UF膠粉與去離子水以質(zhì)量比為2∶1均勻混合，獲得固含量為66.7%的UF樹脂，稱取膠液質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的NH4Cl，以20%的水溶液形式添加至膠液中，混合均勻。對組裝聚電解質(zhì)后的單板進(jìn)行涂膠、組坯、預(yù)壓以及熱壓，制備得到膠合板。工藝參數(shù)為：雙面施膠量300 g/m2，熱壓溫度120 ℃，熱壓壓力1.3 MPa，熱壓時(shí)間為6 min。

1.3 性能測試

1.3.1 涂層形貌及元素含量分析

聚電解質(zhì)組裝前后單板表面形貌及元素分布(C、O、P、N元素)采用環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM，Quanta200，美國FEI公司)進(jìn)行分析。

電解質(zhì)組裝前后單板表面元素化學(xué)狀態(tài)采用X射線光譜儀(XPS，AXIS UltraDLD，日本島津公司)進(jìn)行。

1.3.2 接觸角測試

采用接觸角測試儀對單板表面潤濕性進(jìn)行測試，測量UF膠液在單板表面的潤濕過程。由于木材為多孔材料，其表面接觸角隨時(shí)間推移而不斷減??；因此，為獲得較穩(wěn)定的接觸角數(shù)值，選取液滴接觸單板60 s后的接觸角為平衡接觸角。

1.3.3 FT-IR測試

聚電解質(zhì)自組裝涂層PEI/APP及PEI/APP改性前后UF樹脂的表面官能團(tuán)采用傅里葉紅外光譜儀(FTIR，VERTEX 80V型，德國布魯克公司)測試。采用KBr壓片法，分辨率4 cm-1，測量范圍4 000～400 cm-1，掃描次數(shù)32次。其中，PEI/APP及PEI/APP改性后UF樹脂試樣均為單板表面刮涂粉末。

1.3.4 膠合強(qiáng)度同步數(shù)字圖像相關(guān)法(DIC)測試

膠合板膠合強(qiáng)度采用萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)(INSTRON 5966，美國)進(jìn)行測試，測試方法參照GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》。測試過程中同步采用全場應(yīng)變測試設(shè)備(VIC-3D 2010，美國)，采集膠合板試件在膠合強(qiáng)度測試過程中的剪切應(yīng)變散斑圖像。圖片采集幀率為10 Hz，并將采集的圖片導(dǎo)入VIC-3D 2010系統(tǒng)進(jìn)行對比分析。每組試樣重復(fù)5次。

1.3.5 阻燃性能測試

采用氧指數(shù)儀(JF-3，南京江寧區(qū)分析儀器廠)測試LOI，測試標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 2406.2—2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為》。膠合板燃燒性能使用錐形量熱儀測試，測試標(biāo)準(zhǔn)參照ISO 5660-1。熱輻射功率為50 kW/m2，試件規(guī)格為100 mm×100 mm×4 mm，每組試樣重復(fù)2次。采用拉曼光譜儀(Raman,DXR532，美國)表征殘?zhí)康氖潭?。采用環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM，Quanta200，美國FEI公司)觀察經(jīng)錐形量熱測試后的殘?zhí)啃蚊?，并結(jié)合X射線能譜儀(EDS)分析殘?zhí)恐蠧、O、P、N元素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂層的形貌及結(jié)構(gòu)分析

PEI/APP層層自組裝后單板表面形態(tài)及元素分布見圖2。從圖2可以看出，楊木單板具備典型的木材表面特征，可以觀察到木材的管孔結(jié)構(gòu)(圖2a)。單獨(dú)組裝10層PEI或APP時(shí)，可以明顯觀察到單板表面及管孔被部分物質(zhì)覆蓋(圖2b、c)，但木材原本的管孔仍清晰可見，涂層涂覆量不足。這可能是歸于單一組裝PEI或APP的條件下，木材基底與聚電解質(zhì)間主要依靠氫鍵結(jié)合，且同種聚電解質(zhì)間因攜帶同種電荷互相排斥；因此組裝量被限制在較低水平，這也與組裝后單板表面增重率一致(表1)。當(dāng)組裝10層PEI/APP后，單板表面被完全覆蓋，表明PEI、APP的交替組裝能有效利用陰陽離子電荷相互作用，獲得更加致密均勻的自組裝膜。

a)未處理單板;b)PEI-10;c) APP-10;d) PEI/APP-10。圖2 聚電解質(zhì)層層自組裝后單板表面的SEM分析Fig.2 SEM analysis of the veneer surface after polyelectrolyte LBL

圖3 自組裝聚電解質(zhì)后單板的XPS及N1s光譜Fig.3 General XPS and high-resolution of N1s spectra of veneer after polyelectrolyte LBL

2.2 對膠合性能的影響

2.2.1 浸潤性

為進(jìn)一步研究層層自組裝聚電解質(zhì)對單板膠合性能影響，對組裝聚電解質(zhì)前后單板表面接觸角進(jìn)行測試，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，未處理單板表面初始接觸角為91.3°，60 s時(shí)接觸角趨于平衡穩(wěn)定，降為75°，平衡前后變化幅度較低。這是由于試驗(yàn)中所使用UF膠液具有較高的固含量(66.7%)及膠液黏度(3 843 mPa·s)，較難滲透至單板內(nèi)部。而單獨(dú)組裝PEI后，由于PEI富含胺基等親水基團(tuán)，單板表面親水性大幅提高，初始接觸角為84.0°，平衡接觸角降低為60.6°，表明PEI對UF的滲透具有促進(jìn)作用。單獨(dú)組裝APP后，由于APP屬于親水性物質(zhì)，單板表面初始接觸角為88.7°，略低于未處理單板表面初始接觸角，而平衡接觸角為83°，高于未處理單板表面平衡接觸角。

圖4 層層自組裝聚電解質(zhì)后UF樹脂在單板表面的浸潤性Fig.4 Wettability of UF resin on veneer surface after polyelectrolyte LBL

較高的接觸角會(huì)減弱無機(jī)聚合物APP與UF樹脂之間的相容性，從而對膠合強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。組裝PEI/APP聚電解質(zhì)阻燃層后，由于親水性基團(tuán)的引入，單板表面初始接觸角隨PEI/APP組裝層數(shù)增加而逐漸下降。但隨著組裝層數(shù)的增加，單板表面形成的PEI/APP厚度增加，單板表面原本的孔隙結(jié)構(gòu)被封閉，使膠液對木材的滲透能力下降，導(dǎo)致平衡接觸角隨著組裝層數(shù)的增加而有所增大。但組裝10層PEI/APP后，單板表面初始接觸角為85.6°，平衡接觸角為81.0°，均小于單獨(dú)組裝APP后的接觸角(88.7°，83.0°)，表明交替組裝PEI/APP能抑制單獨(dú)涂刷APP對單板浸潤性帶來的不利影響，促進(jìn)UF樹脂在單板表面的擴(kuò)散和滲透，從而有利于提高阻燃膠合板的膠合性能。

圖5 PEI/APP層層自組裝改性UF的FT-IR圖譜Fig.5 FT-IR spectra of UF resin modified with PEI/APP LBL

2.2.2 膠合強(qiáng)度

層層自組裝聚電解質(zhì)后對膠合板膠合性能的影響見圖6。未處理?xiàng)钅締伟逯频玫哪z合板膠合強(qiáng)度為1.27 MPa、木破率為50%；單獨(dú)組裝PEI時(shí)，膠合強(qiáng)度上升至1.38 MPa、木破率達(dá)到75%；單獨(dú)組裝APP時(shí)，膠合強(qiáng)度下降至0.78 MPa、木破率為0；交替組裝PEI/APP時(shí)(組裝層數(shù)3，5，10)，隨組裝層數(shù)增加，膠合強(qiáng)度逐步降低，但仍均高于單獨(dú)組裝APP時(shí)的膠合強(qiáng)度，且能夠滿足Ⅱ類膠合板的國家標(biāo)準(zhǔn)(0.7 MPa)。當(dāng)進(jìn)一步提高PEI/APP組裝層數(shù)至15層時(shí)，試件在63 ℃的熱水中浸漬3 h后全部失效，無法測試其膠合強(qiáng)度，此時(shí)制備得到的膠合板已不符合實(shí)際應(yīng)用的需要；因此，在單板表面構(gòu)建PEI/APP阻燃層時(shí)，阻燃層數(shù)以10層為佳。

圖6 層層自自組裝聚電解質(zhì)對膠合板膠合性能的影響Fig.6 Effect of polyelectrolyte LBL on the bonding strength of plywood

2.2.3 應(yīng)變傳遞

a)拉伸剪切應(yīng)變測量示意圖；b)未處理膠合板；c)PEI-10;d)APP-10;e)PEI/APP-10。圖7 層層自組裝聚電解質(zhì)對界面剪切應(yīng)變分布的影響Fig.7 The effect of polyelectrolyte LBL on the interfacial shear strain distribution

為了研究層層自組裝PEI/APP構(gòu)建阻燃涂層對膠合板內(nèi)部應(yīng)變傳遞過程的影響，采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)表征膠合板膠合強(qiáng)度測試過程中內(nèi)部的應(yīng)變演化，以實(shí)現(xiàn)形變測量。聚電解質(zhì)改性處理時(shí)膠合板剪切界面的全場應(yīng)變分布規(guī)律見圖7。隨著剪切時(shí)間的增長，膠合剪切面的應(yīng)變呈增長趨勢，且應(yīng)變集中現(xiàn)象主要分布在試樣剪切面兩端。未處理膠合板的應(yīng)變失效時(shí)間長達(dá)14.8 s，剪切應(yīng)變峰值(紅色區(qū)域)為0.84%。單獨(dú)組裝PEI和APP時(shí)，膠合板的應(yīng)變失效時(shí)間縮短為8 s左右，剪切應(yīng)變峰值分別為1.32%和0.89%，表明PEI能夠促進(jìn)膠合板剪切過程中受力載荷在膠層與單板間的有效傳遞。層層自組裝PEI/APP后，應(yīng)變失效時(shí)間縮短為7.3 s，但是其剪切應(yīng)變峰值為0.96%。與單獨(dú)組裝APP相比，試樣整個(gè)剪切面的應(yīng)變分布更加均勻，高應(yīng)變區(qū)域明顯減少。這表明具有分子交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PEI和APP參與UF樹脂固化網(wǎng)絡(luò)后，能夠形成更加穩(wěn)定的分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而改善膠合板受載荷時(shí)的應(yīng)力傳遞行為，進(jìn)一步提高膠合板內(nèi)部膠接界面的抗變形能力，使其較單獨(dú)添加APP的膠合板具有更好的膠合性能。

2.3 對阻燃性能的影響

2.3.1 阻燃性能

層層自組裝聚電解質(zhì)后膠合板的阻燃性能如圖8所示。圖8a為聚電解質(zhì)層層自組裝改性處理后膠合板的極限氧指數(shù)(LOI)，可見：未處理材LOI僅為28.2%，未能達(dá)到B1級(LOI≥32%)要求；單獨(dú)組裝10層PEI或APP時(shí)，膠合板LOI增加至28.5%和32.8%，表明單一組分的PEI或APP對膠合板的阻燃性能提高效果不夠顯著；交替組裝PEI/APP時(shí)，當(dāng)組裝層數(shù)達(dá)到10層時(shí)，膠合板LOI顯著提高至37.4%。課題組前期采用APP@PEI改性UF樹脂制備阻燃膠合板[1]，當(dāng)阻燃劑添加量為UF樹脂的20%時(shí)，膠合板LOI僅為31.3%，表明層層自組裝PEI/APP能夠更加有效地提高膠合板阻燃性能。

自組裝聚電解質(zhì)后膠合板的熱釋放速率(HRR)曲線圖如圖8b所示，錐形量熱儀的測試結(jié)果見表2。未經(jīng)處理的膠合板其熱釋放速率峰值(HRRp)為383.01 kW/m2，平均熱釋放速率(HRRav)為191.34 kW/m2。單獨(dú)組裝PEI后，膠合板的HRRp降低至327.97 kW/m2，而HRRav則升至210.27 kW/m2，表明單一組分的PEI對膠合板的阻燃性能存在不利影響。而單獨(dú)組裝APP后，膠合板的HRRp降低至276.91 kW/m2，HRRav降至154.36 kW/m2，膠合板阻燃性能顯著提升。復(fù)配組裝PEI/APP后，膠合板HRRp和HRRav進(jìn)一步降低至240.40和149.85 kW/m2，表明PEI和APP之間產(chǎn)生的協(xié)同作用能更加有效地提高膠合板的阻燃性能。這是由于陽離子聚電解質(zhì)PEI與陰離子聚電解質(zhì)APP之間組裝形成的致密保護(hù)層在面對火焰時(shí)能提供積極的保護(hù)效果。經(jīng)過PEI/APP層層自組裝后，膠合板在前120 s內(nèi)的熱釋放總量由18.43 MJ/m2降低至14.75 MJ/m2，降低了20%，表明PEI/APP的層層自組裝阻燃涂層能夠在燃燒早期形成具有良好保護(hù)性能的炭層，有效阻隔熱量及氧氣向膠合板的傳遞；同時(shí)也阻礙一部分揮發(fā)物進(jìn)入燃燒區(qū)域，從而賦予了膠合板受熱初期優(yōu)良的阻燃性能，而這對于火災(zāi)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和撲救具有關(guān)鍵意義。而在隨后膠合板的有焰燃燒階段(對應(yīng)于HRR第2峰)，相較于未處理膠合板，PEI/APP阻燃涂層對膠合板沒有展現(xiàn)出明顯的阻燃效果。在兼顧膠合強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高PEI/APP在膠合板燃燒中后期的阻燃能力、獲得更穩(wěn)定的阻燃效果，也將是后續(xù)進(jìn)一步研究的方向。

圖8 層層自組裝聚電解質(zhì)后膠合板的阻燃性能Fig.8 Flame retardancy of plywood after polyelectrolyte LBL

表2 錐形量熱儀的測試結(jié)果Table 2 Test results from cone calorimeter

此外，對比分析了層層自組裝PEI/APP與其他方法處理對膠合板阻燃性能和膠合強(qiáng)度的影響，其結(jié)果如圖8c所示。從圖中可以看出，層層自組裝PEI/APP的膠合板能夠同步實(shí)現(xiàn)阻燃效果和膠合強(qiáng)度的改善。

2.3.2 阻燃機(jī)制

為了探究層層自組裝PEI/APP聚電解質(zhì)對膠合板的阻燃機(jī)制，對錐形量熱儀測試后的膠合板炭層進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果見圖9。由圖9可見，未處理材和單獨(dú)組裝PEI時(shí)，殘?zhí)拷Y(jié)構(gòu)疏松且楊木導(dǎo)管骨架結(jié)構(gòu)被破壞。單獨(dú)組裝APP后，殘?zhí)拷Y(jié)構(gòu)較完整且楊木導(dǎo)管骨架結(jié)構(gòu)仍然保留。交替組裝PEI/APP后，單板表面形成高度交聯(lián)的PEI/APP分子網(wǎng)絡(luò)，受熱脫水生成非揮發(fā)性聚磷酸強(qiáng)脫水劑，促使有機(jī)物表面脫水生成炭化物，從而使炭層表面更加光滑、致密。與未處理材和單獨(dú)組裝PEI或APP的膠合板相比，交替組裝PEI/APP的膠合板，炭層結(jié)構(gòu)更加致密、連續(xù)。EDS分析顯示，未處理材和單獨(dú)組裝PEI的膠合板，炭層中C或O元素分布相似，均未觀察到P元素。單獨(dú)組裝APP后，炭層中C和P含量分別為62.83%和6.01%。組裝PEI/APP后，炭層中C元素的占比提升至70.2%，表明PEI/APP具有更加卓越的成炭能力，在試樣表面生成更加連續(xù)且致密的膨脹炭層。

a)未處理材;b)PEI-10;c)APP-10;d)PEI/APP-10。圖9 膠合板殘?zhí)勘砻鍿EM-EDSFig.9 SEM-EDX images of char residues of plywood

圖10 膠合板燃燒后炭層的拉曼光譜圖Fig.10 Raman spectra of carbon layer of plywood after combustion

膠合板燃燒后殘?zhí)康睦庾V見圖10。由圖10可見，所有試樣在1 320 cm-1(D帶)和1 580 cm-1(G帶)處均顯示強(qiáng)吸收峰，采用二者之間峰強(qiáng)比值R(R=ID/IG)用于表示材料炭層的石墨化程度。未處理的膠合板殘?zhí)康腞值為1.435，經(jīng)阻燃劑APP處理后R值降至1.343，這歸于APP熱解產(chǎn)生的聚磷酸類物質(zhì)能夠快速催化膠合板基體成炭，從而提升了炭層的石墨化程度。組裝PEI/APP阻燃層后，膠合板炭層的R值最低，僅為1.339，說明其具有最高的石墨化程度，表明相較于單一的APP阻燃劑，PEI/APP復(fù)配后能夠進(jìn)一步提高殘?zhí)康慕Y(jié)構(gòu)有序度，形成更加致密、連續(xù)的炭層，有效阻隔燃燒過程中熱量以及氧氣的傳遞，這有利于膠合板阻燃性能的提升。

3 結(jié) 論

采用層層自組裝技術(shù)，將陽離子聚電解質(zhì)PEI和陰離子聚電解質(zhì)APP交替組裝到單板表面，制備阻燃膠合板，其對膠合板膠合強(qiáng)度和阻燃性能的影響結(jié)果如下：

2)層層自組裝PEI/APP有利于改善UF樹脂在阻燃單板表面的浸潤能力，并進(jìn)一步提高UF樹脂固化過程中的內(nèi)聚強(qiáng)度，從而提升阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度。當(dāng)組裝層數(shù)≤10層時(shí)，阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度能夠滿足Ⅱ類膠合板強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，并且其膠合剪切應(yīng)變峰值為0.96%，剪切界面應(yīng)變分布更加均勻，應(yīng)變集中區(qū)域明顯減少。

3)阻燃膠合板試樣表面能夠形成更連續(xù)致密、石墨化程度高的炭層，從而進(jìn)一步提高膠合板的阻燃性能。其LOI最高可達(dá)37.4%，且熱釋放速率峰值降低至240.40 kW/m2，相比于未處理材和APP處理時(shí)分別降低了30.5%和13.2%，因此，層層自組裝PEI/APP能夠獲得同步阻燃和膠合強(qiáng)度改善的膠合板。