杨梅栲胶改性酚醛树脂胶黏剂的制备及其性能研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:binghemiao
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随着经济和基础建设的迅猛发展,我国的人造板工业正处于快速发展时期,其在家具、房屋、车船建造等领域发挥着重要的作用。酚醛树脂胶黏剂是人造板行业需求量第二大的胶黏剂品种,由于石油资源匮乏及石化下游产品价格不断攀升,对以苯酚为主要合成原料的酚醛树脂的生产造成了诸多不稳定因素。近年来,国内外科研人员致力于利用生物质裂解油、单宁、树皮、木质素等价格低廉的可再生生物质原料,改性制备低成本高性能的环保型多元共聚酚醛树脂胶黏剂。研究酚醛树脂生产中所需石化原料的替代品,并有针对性地优化酚醛树脂的制备工艺,提高酚醛树脂胶黏剂的胶合性能,既能够获得高性能环保型的胶合板用酚醛树脂胶黏剂,又能够为林业废弃物提供高附加值的利用途径,使我国的木材加工业更具市场竞争力。因此,开发使用从树皮中提取的、富含单宁的栲胶替代苯酚改性制备高性能环保型酚醛树脂的新型合成工艺具有重要的应用价值。本论文从影响杨梅栲胶-苯酚-甲醛(MET-PF)树脂胶黏剂的胶合性能以及固化性能等诸多因素出发,探究了制备工艺、压板固化工艺及固化剂对树脂胶黏剂胶合性能的影响,并通过傅立叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TGA)及电镜-能谱(SEM-EDS)等测试方法对MET-PF树脂胶黏剂固化前后的官能团结构、固化行为、热降解性能及胶合断面微观形貌等进行表征。综合全文研究表明:1.在研究杨梅栲胶改性酚醛树脂的制备工艺中,探讨了 P/F摩尔比、栲胶对苯酚的替代率、预反应温度、预反应时间、共反应温度、共反应时间以及降解剂亚硫酸钠加入量对树脂固含量、黏度、剪切强度和胶合试件游离甲醛释放量的影响,在此基础上进行正交实验优化,得出了杨梅栲胶对苯酚替代率为50%时MET-PF树脂合成的最佳工艺条件:P/F摩尔比1:1.3,预反应温度90℃,预反应时间为1OOmin,共反应温度为80℃,共反应时间为20min,亚硫酸钠加入量为栲胶质量的25%。2.在研究MET-PF树脂的压板固化工艺中,探究了压板温度、压板时间、压板压力及固化剂加入量对树脂剪切强度和胶合试件游离甲醛释放量的影响,在此基础上进行正交实验优化,得到MET-PF树脂压板固化的最优工艺为:压板温度120℃,压板时间120min,压板压力2.5MPa,固化剂加入量为树脂质量的14%。3.固化剂对MET-PF树脂胶黏剂的胶合性能有一定影响。实验结果表明,在MET-PF树脂中添加由多聚甲醛、氢氧化镁和氢氧化铝按质量比2:1:1复配的固化剂时,树脂胶黏剂的胶合强度较高、耐水性能较好、起始固化温度相对适中。4.通过FTIR测试表明树脂在固化过程中消耗大量羟基;DSC动力学分析结果表明:与纯PF树脂相比,栲胶对苯酚替代率不高于30%时,可有效降低改性MET-PF树脂固化反应的活化能,改性MET-PF树脂和纯PF树脂的固化反应都属于一级反应;TGA结果表明随着栲胶加入量的增加,树脂的热降解反应逐渐向低温方向偏移;SEM-EDS测试结果表明剪切强度低的胶合试件断面微观结构更为规整,胶合断面的胶黏剂残留率也相对较高。
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