茶多酚改性酚醛樹脂膠合板工藝的研究.pdf

1、近年來，隨著國家的經(jīng)濟(jì)快速增長與國家基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的人造板工業(yè)目前正處于高速發(fā)展的時(shí)期，其在房屋建造、車船建造、家具建造等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)也是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要保障之一。根據(jù)當(dāng)前人造板市場中板材生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、產(chǎn)量增多，所需原料也隨之日漸增加。因此，研究人造板生產(chǎn)中所需原料的替代品，進(jìn)而有針對性地優(yōu)化資源配置，提高人造板的生產(chǎn)效率，不僅有利于保持我國經(jīng)濟(jì)快速持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，還能夠?yàn)閲抑贫ㄈ嗽彀逍袠I(yè)政策提供依據(jù)，

2、使我國的木材加工企業(yè)更具競爭力。
　　本論文以茶梗粉末提取液、苯酚、甲醛為原料制備酚醛樹脂，對其基本性能進(jìn)行測定和討論，以及采用傅里葉紅外光譜分析（FTIR）、差示掃描量熱分析（DSC）、掃描電子顯微鏡（SEM）等研究分析了改性酚醛樹脂的組分、固化反應(yīng)進(jìn)程和機(jī)理以及其微觀結(jié)構(gòu)。再利用自制的改性酚醛樹脂和馬尾松為主要原材料，采取正交試驗(yàn)方法和響應(yīng)面方法對其熱壓工藝進(jìn)行研究分析，尋找較優(yōu)的工藝參數(shù)，為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)，推動(dòng)膠合板產(chǎn)業(yè)高

3、效可持續(xù)發(fā)展。本論文主要結(jié)論如下：
　　（1）對改性酚醛樹脂的基本性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果為密度1.15～1.20 g·cm-3，pH10.9～11.5，固含量38%～49%，粘度18～57s。隨著茶多酚提取液代替苯酚比例的增加，改性酚醛樹脂的密度逐漸降低，但變化不明顯；改性酚醛樹脂的固化時(shí)間的變化是隨著茶多酚提取液比例的增加大體成上升趨勢，尤其是40%與50%的固化時(shí)間上升明顯；當(dāng)茶多酚添加量小于30%時(shí)，變化不明顯，隨著茶多酚添

4、加比例的繼續(xù)增加，粘度變化明顯增大，尤其是在含量為50%時(shí)，下降明顯。
　?。?）改性的酚醛樹脂的第一個(gè)吸熱峰和放熱峰分別出現(xiàn)在55.7℃，峰值為97.58μv/mg和119.4℃，峰值為91.92μv/mg；第二個(gè)吸熱峰和放熱峰分別出現(xiàn)在145.5℃處，峰值為90.03μv/mg和206.5℃處，峰值為85.20μv/mg；而未改性的酚醛樹脂其兩次吸熱峰分別出現(xiàn)在84.9℃和165.5℃，放熱峰分別出現(xiàn)在131.0℃和216.6

5、℃；改性的酚醛樹脂相對于未改性酚醛樹脂固化反應(yīng)溫度提前，峰值變小。改性酚醛樹脂在外界溫度30～50℃時(shí)，酚醛樹脂的活性開始增強(qiáng),當(dāng)溫度達(dá)到60℃以上時(shí)，酚醛樹脂反應(yīng)進(jìn)程加快。隨著反應(yīng)溫度升高，樹脂固化反應(yīng)程度加劇，放熱量明顯增大。對酚醛樹脂進(jìn)行TG分析得出，改性酚醛樹脂兩次的吸熱放熱對應(yīng)TG分析其熱重?fù)p失分別為3%～9%和10%～15%；未改性酚醛樹脂兩次的吸熱放熱對應(yīng)TG分析其熱重?fù)p失分別為6%～11%和15%～19%。
　?。?/p>

6、3）酚醛樹脂固化反應(yīng)過程的紅外光譜圖中分析可得，隨著茶多酚添加比例的增大，酚醛樹脂固化反應(yīng)前后的紅外光譜曲線主要變化在波數(shù)3379cm-1（-OH）、2920cm-1（-CH）、1602cm-1（-C=C-）、1472cm-1（-CH2）、1015cm-1（-CO）、963cm-1（-CH）。這些數(shù)據(jù)表明，酚醛樹脂中的羥基、羥甲基和酚環(huán)上的活潑氫參與化學(xué)反應(yīng)，其縮合反應(yīng)主要發(fā)生于酚環(huán)的鄰對位。在波數(shù)3379cm-1處明顯增加，1602c

7、m-1（-C=C-）略有增加，這是由于本試驗(yàn)添加茶多酚是由乙醇提取的溶液，乙醇本身帶有-OH，而茶多酚含有70%～80%的以兒茶素類為主黃烷醇類的化合物，其本身至少含有2個(gè)以上的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，尤其是兒茶素含有間苯三酚結(jié)構(gòu)，含有3個(gè)以上的活潑-OH，可以與甲醛反應(yīng)。
　　（4）掃描電鏡觀察可知，未改性酚醛樹脂的粉末在微觀下粒子直徑較小、形狀不規(guī)則但顆粒表面相對光滑，棱角尖銳分明。隨著茶多酚替代苯酚的比例的增加，在同等倍數(shù)的掃描電鏡的觀察

8、下，粒子的直徑逐漸增大，且粒子表面的孔隙率逐漸增多，直徑大小約為5～10um，表面形態(tài)模糊，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比表面積增大，能夠更好的與板材進(jìn)行粘合。
　?。?）在試驗(yàn)范圍內(nèi)，吸水厚度膨脹率隨著施膠量的增加而降低，受熱壓時(shí)間、熱壓溫度和熱壓壓力的影響較??；密度隨著熱壓時(shí)間、熱壓壓力、施膠量在一定范圍內(nèi)的增加，熱壓溫度的降低，膠合強(qiáng)度得到提高；由正交試驗(yàn)結(jié)果的極差與方差分析可見，膠合板的最佳生產(chǎn)制備工藝參數(shù)范圍為熱壓溫度120～150℃、

9、熱壓時(shí)間0.5～1.0min.mm-1、熱壓壓力1.2～1.5MPa和施膠量250～280g·m-2。膠合強(qiáng)度隨著熱壓溫度、熱壓壓力、施膠量以及熱壓時(shí)間在一定的時(shí)間范圍內(nèi)的增加而得到提高。
　?。?）利用響應(yīng)面的方法，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，熱壓工藝參數(shù)對膠合板的膠合性能有較為顯著的影響，因素影響的主次順序?yàn)闊釅簳r(shí)間>熱壓溫度>熱壓壓力。采用Box-Behnken設(shè)計(jì)，建立了改性酚醛樹脂膠合板熱壓工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)驗(yàn)證該模型是合理可行的