纳米材料改性木材胶粘剂的研究进展

简述了利用纳米材料和纳米技术改性木材胶粘剂,从而制得了性能优异的新型木材胶粘剂;总结了木材胶粘剂改性用纳米材料的种类及改性方法[如CNF(纳米纤维素)改性木材胶粘剂、纳米黏土改性木材胶粘剂等]的研究进展。最后对纳米材料与纳米技术改性木材胶粘剂的发展方向进行了展望。

蔗糖改性小桐子蛋白胶黏剂性能研究

为改善常温氧化法制备的小桐子蛋白胶黏剂胶合性能,选用蔗糖为改性剂,在KMnO4氧化作用下使反应体系中额外补充的蔗糖羟基转化为更多的醛类物质,与蛋白质充分交联反应制备小桐子蛋白胶黏剂。优化工艺,通过动态热机械分析法(DMA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对蛋白胶黏剂的热性能和结构进行分析。结果表明:随着蔗糖添加量的增加,小桐子蛋白胶黏剂的胶合性能呈现先增加后减小的变化趋势,且当蔗糖添加量为小桐子粉质量的20%时,以KMnO4为氧化剂,其添加量为12%、氧化时间12 min、pH值为7时,所制胶黏剂具有最优良的胶合性能,制备的胶合板干状剪切胶合强度、24 h冷水湿强度、3 h温水(63℃)湿强度分别达到1.63、0.81、0.84 MPa,符合国家标准中Ⅱ类胶合板的性能要求。

不同原料摩尔比对多元共缩聚树脂木材胶黏剂结构与性能的影响

以三聚氰胺(M)、苯酚(P)、尿素(U)、乙二醛(G)为原料,在弱酸性条件下合成了不同原料摩尔比的三聚氰胺–苯酚–尿素–乙二醛(MPUG)多元共缩聚树脂,对树脂的基本性能、润湿性能和胶合性能进行测试,据此优选出共缩聚树脂合成的较佳原料摩尔比;并采用傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振波谱及X-射线光电子能谱对树脂结构进行表征。结果表明:M和P的加入能大幅提高树脂的胶合性能特别是耐水性;以原料摩尔比M∶P∶U∶G为0.2∶0.1∶1.0∶1.4的MPUG树脂制备的三层杨木胶合板胶合性能较优,其干状胶合强度、冷水24 h湿强度和63℃热水3 h湿强度分别为1.62、0.75、0.43 MPa,且无甲醛释放,可在干燥状态下直接室内使用。

冷固型三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶粘剂的研制

为实现三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF-C)的常温冷固化,在不同固化剂作用下,研究了聚乙烯醇为改性剂的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF-1)的性能特点,并借助核磁共振(13C-NMR)和动态热机械性能(DMA)分析,对树脂结构、热机械性能和固化性能进行表征。结果表明,聚乙烯醇改性树脂在初粘性及物理力学性能方面都能满足集成材用胶粘剂相关标准要求,有望作为一种集成材生产用胶粘剂;不同固化剂对树脂固化效果不同,以过硫酸铵为主剂的自制混合固化剂B作用下树脂固化性能最佳;相比于MUF-C,改性后的MUF-1体系中醚键、桥键总含量大,缩聚程度高,表现出更好的力学性能;在混合固化剂B作用下,MUF-C树脂固化起始温度明显降低,且其弹性模量大幅度增加;加入聚乙烯醇改性后的MUF-1树脂固化起始温度进一步降低。

单宁基胶粘剂的研究

以杨梅单宁、相思单宁或黑荆树单宁为基体材料,甲醛(F)、戊二醛、乙二醛或糠醛为固化剂,PF(酚醛树脂)为键桥增长剂,制备了不同的单宁基胶粘剂,并着重探讨了单宁、固化剂类型对单宁基胶粘剂性能的影响。研究结果表明:单宁的类型和结构会影响单宁基胶粘剂的性能,黑荆树单宁胶粘剂具有相对最高的干态胶接强度和耐沸水胶接强度;添加固化剂和键桥增长剂,可制备耐沸水性优良的单宁基胶粘剂;F是单宁基胶粘剂理想的固化剂,但不适合大规模使用,可用乙二醛替代F作为单宁基胶粘剂的固化剂。

环氧树脂改性小桐子蛋白基胶粘剂的制备机理及热性能分析

以ECH(环氧氯丙烷)作为EP(环氧树脂)的模型化合物、氨基酸[如Ser(丝氨酸)、Glu(谷氨酸)或Ala-Gln(L-丙氨酰-L-谷氨酰胺)等]作为小桐子蛋白的模型化合物,通过模型化合物间的反应来研究EP改性小桐子蛋白基胶粘剂的反应机理。研究结果表明:ECH与3种氨基酸(如Ser、Glu和Ala-Gln)中的游离氨基都能发生取代反应,但与羧基和羟基之间无明显的反应(不排除参与后期固化反应的可能);就3种氨基酸(如Ser、Glu和Ala-Gln)中的氨基与ECH的反应产物(反应程度依次减小)而言,前者主要是N-2取代物,而后两者主要是N-1取代物。小桐子蛋白基胶粘剂的固化温度和热稳定性均高于大豆蛋白基胶粘剂。

豆粉改性小桐子蛋白基胶粘剂的制备与性能

为改善小桐子蛋白基胶粘剂的初粘力和储存稳定性,将小桐子饼粕粉与豆粉混合,并采用碱处理改性法和尿素改性法制备了小桐子蛋白基胶粘剂。研究结果表明:当m(小桐子饼粕粉)∶m(豆粉)=9∶1、碱处理时间为90 min、碱处理温度为65℃和w(Na OH)=6%(相对于小桐子饼粕粉质量而言)时,由该交联改性胶粘剂制成的胶合板之胶接强度满足GB/T 9846.3—2004标准中I类胶合板的指标要求;单纯的小桐子蛋白基胶粘剂与交联剂的交联反应欠佳,豆粉的引入能促进上述反应顺利进行。

木材焊接技术(无胶胶合)的研究进展

介绍了木材焊接技术的原理、优点,着重综述了木材焊接(线性摩擦焊接、旋转摩擦焊接)的影响参数、焊接过程因素(如温度、化学反应和挥发物等)的影响、耐水性改进及其应用开发。最后就木材焊接技术所存在的问题对未来相关产品的性能、尺寸、种类及适用领域提出设想。

乙二醛制备单宁基胶粘剂的研究

以栲胶为原料、非挥发性无毒乙二醛为固化剂和PF(酚醛树脂)为键桥增长剂,制备了单宁基胶粘剂,并考察了乙二醛掺量对单宁基胶粘剂适用期、耐沸水胶接强度等影响。研究结果表明:乙二醛或甲醛(F)作为单宁基胶粘剂的固化剂,前者的环保性优于后者;当w(乙二醛)=10.0%(相对于单宁质量而言)时,制备的单宁基胶粘剂具有相对最大的耐沸水胶接强度;以乙二醛或F为固化剂制备的单宁基胶粘剂,前者的耐沸水胶接强度虽低于后者,但仍满足GB/T 9846.3—2004标准中Ⅰ类胶合板的指标要求,并且前者的施胶性能和适用期明显优于后者。

环保酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂的研究

以普通酚醛树脂(PF)和戊二醛改性的酚醛树脂(PFG)作为大豆蛋白胶粘剂的改性剂。研究结果表明:PF和PFG都能显著提高大豆蛋白胶粘剂的胶合强度和耐水性能,后者具有较低的游离甲醛和游离苯酚,是一种相对环保的酚醛树脂,更适宜做大豆蛋白胶粘剂的改性剂。2者具有类似的主体结构,后者由于具有较高韧性使其改性的大豆蛋白胶粘剂具有较高的机械强度和耐水性,但改性后大豆蛋白胶粘剂的固化温度高于PF改性后的大豆蛋白胶粘剂的固化温度。模型化合物反应表明酚醛树脂改性大豆蛋白胶粘剂时,发生共缩聚反应的位点更可能发生在蛋白质的支链型氨基上。

单宁改性集成材用MUF树脂胶粘剂

以对甲苯磺酸处理过的单宁为改性剂,研究了不同添加阶段、不同添加量对集成材用三聚氰胺-尿素-甲醛(MUF)共缩聚树脂性能的影响,并借助红外光谱(FT-IR)和差式扫描量热(DSC)进行表征。结果表明,在"碱-酸-碱"工艺过程的一碱阶段添加12%处理单宁对MUF树脂进行改性的效果最佳,所制备树脂黏度低、游离甲醛含量不高,干状和湿状剪切强度均满足国家结构集成材用胶标准。FT-IR和DSC分析结果表明,酸性阶段加入单宁可能会阻碍缩聚反应进行,一碱阶段加入单宁合成的MUF具有较低的固化温度。

木材防腐剂用单宁树脂的研究进展

简单介绍了单宁及木材防腐剂,综述了国内外木材防腐剂用单宁树脂的研究进展。最后对国内单宁木材防腐剂的发展前景进行了展望。

氧化法制备小桐子蛋白胶黏剂及其交联改性研究

通过高锰酸钾对小桐子饼粕粉常温氧化处理的方法,制备一种新型小桐子蛋白质胶黏剂,引入聚氨酯、环氧树脂、硅烷偶联剂KH560作为交联剂,进一步探究不同交联剂对氧化处理的小桐子蛋白胶黏剂胶合性能的影响,借助差示扫描量热法、动态热机械分析法和傅里叶变换红外光谱对蛋白质胶黏剂的性能和结构进行分析。结果表明:加入高锰酸钾氧化处理制备小桐子蛋白质胶黏剂具有良好胶合性能及耐水性,干状剪切强度、63℃温水浸泡3h湿强度分别为1.16MPa和0.77 MPa;当加入KH560作为交联剂时,小桐子粉蛋白质胶黏剂胶合强度提升显著,干强度达到1.64 MPa,63℃温水浸泡3 h湿强度达到0.83 MPa,24 h冷水湿强度达到1.04 MPa。

正交胶合木(CLT)在我国的应用前景

正交胶合木(CLT)在国内木结构行业的发展中具有潜在的推动作用,并且符合我国的绿色生态方针。本文阐述了正交胶合木的特点和国内外研究现状,展望了CLT板在国内木建筑中的应用前景。

MUF共缩聚树脂生产杨木胶合板影响因素分析

利用MUF共缩聚树脂制备杨木胶合板,对影响胶合板的热压工艺要素、胶粘剂黏度、陈放方式和不同陈放时间进行了优化和分析。结果表明,热压工艺3要素中,对杨木胶合板胶合强度的影响主次顺序为:热压温度>热压时间>热压压力;在杨木胶合板制备时,通过添加不同含量的淀粉,调节胶粘剂黏度,发现当淀粉添加量为胶粘剂用量的11%~15%时,胶合板胶接强度显著提高;通过对施胶后的单板进行陈放处理,结果发现无论是开口陈放还是闭口陈放,均可提高胶接强度,同时综合考虑陈放方式和陈放时间发现,以闭合陈放3 min时,胶接强度效果最佳。

多胺基聚合物改性室温固化型MUF树脂胶黏剂

为解决三聚氰胺-尿素-甲醛(MUF)树脂作为室外级结构集成材胶黏剂时存在的脆性大、易开裂的问题,得到韧性优秀且综合性能满足室外级结构集成材标准的室温固化型MUF树脂胶黏剂,本研究在MUF树脂合成中使用两种改性剂尿素-乙二胺(UE)、尿素-三(2-氨基乙基)胺(UD)分别替代部分三聚氰胺合成了MUF-UE、MUF-UD树脂胶黏剂。通过制备树脂拉伸试样以及胶合木考察改性后的MUF树脂的物理力学性能,借助DSC、DMA分析改性前后树脂的热性能,使用FT-IR、ESI-MS分析改性前后树脂的结构变化。试验结果表明:相较于未改性MUF树脂,MUF-UE树脂拉伸强度和断裂伸长率分别提高51.5%和30.8%,所制备胶合木剪切强度高达8.00 MPa,冷、沸水二次循环剥离率均为0%;MUF-UD树脂拉伸强度相比改性前会有所下降,但断裂伸长率以及胶合木剪切强度对比改性前有一定提高。结构分析表明,UE和UD能够参与MUF树脂合成反应并形成共缩聚产物,且不改变树脂体系中主要官能团结构。

二羟甲基脲制备的GUF树脂胶黏剂的结构与性能

为从源头上降低木材胶黏剂中的甲醛含量,减小胶合板释放的甲醛对环境和人体造成的危害,采用无毒的乙二醛(G)取代甲醛,与二羟甲基脲(DMU)反应,合成乙二醛-尿素-甲醛(GUF)共缩聚树脂。通过红外光谱(FT-IR)对树脂的结构机理进行了表征,并测定树脂的理化性能,以探讨一种优化GUF胶黏剂的合成工艺。结果表明,原料物质的量比对树脂的固含量和黏度均有较大影响,高n(DMU)/n(G)会导致树脂的黏度大幅提高;树脂对杨木单板具有良好的润湿性,不同GUF树脂胶合板的干状胶合强度和冷水浸泡24 h后的强度均大于0.70 MPa,但胶合板会释放一定量的甲醛,且甲醛释放量会随着n(DMU)/n(G)的增加而增加。综合考虑,n(DMU)/n(G)在1~1.2的范围比较合适。

高浓度甲醛和大豆蛋白改性酚醛树脂的研究

以高浓度甲醛和大豆蛋白制备了改性酚醛树脂,采用核磁共振和动态热机械性能仪器分析了不同大豆蛋白含量对改性酚醛树脂结构和耐热性能的影响。研究结果表明:改性酚醛树脂具有高黏度、高固体含量、高缩聚度和高羟甲基酚含量特点;较普通酚醛树脂,改性酚醛树脂强度性能有所提高,固化起始温度和固化温度也有所降低,但耐热性能基本不变;改性酚醛树脂游离甲醛比较低,有利于酚醛树脂的环保性;此外,大豆蛋白结构的存在增强了酚醛树脂微生物降解性能。

三聚氰胺树脂增韧改性研究进展

分析了三聚氰胺树脂脆性产生的原因,综述了在塑料、造纸、胶黏剂等领域三聚氰胺树脂增韧改性的研究现状及进展,指出了开发柔韧性三聚氰胺树脂仍然具有广阔的应用前景。

木薯淀粉-聚乙烯醇胶黏剂的合成与性能

为了提升淀粉基胶黏剂的耐水性能,采用3种酸作为催化剂(甲酸、乙酸、硫酸)水解木薯淀粉,再与聚乙烯醇聚合,制备环保型木薯淀粉-聚乙烯醇树脂(cassava starch-polyvinyl alcohol,CS-PVA)木材胶黏剂,测试胶黏剂的黏度、固体含量等基本性能,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振碳谱(~(13)C-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行分析,采用差式扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)对其固化性能进行表征,利用接触角测试分析其润湿性能。结果表明,木薯淀粉经酸催化水解后,与PVA之间的相互作用显著增强,更好地形成醚键和氢键的交联结构,有效抑制水分子的渗透,从而提高胶黏剂的耐水性;SEM观察可见,相较于对照由未水解木薯淀粉(CS)制备的CS-PVA胶黏剂,水解CS制备的CS-PVA胶黏剂结构更加紧密且稳定。试验进一步探究甲酸添加量对CS-PVA胶黏剂性能的影响,其中,以1%质量分数的甲酸作为催化剂时,胶合板试样的干状、冷水24 h及63℃热水3 h剪切强度分别为2.45、1.31及0.93 MPa,符合GB/T 9846—2015《普通胶合板板》对II类胶合板强度的要求,相对于对照CS-PVA胶制备胶合板的剪切强度,分别提升了41.6%、151.9%与66.1%,表明酸水解木薯淀粉对CS-PVA胶黏剂耐水性和胶合强度的提升作用。