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酚胶和豆胶杨木胶合板及单板层积材工艺研究

李文定  
【摘要】:本论文以速生杨木单板为研究对象,通过临界表面张力法、几何平均法和调和平均法,计算并分析了不同压缩率条件下的单板表面自由能变化规律;研究了利用单板压缩与酚醛浸渍处理增强杨木胶合板和单板层积材的力学性能;探讨了利用新型大豆基胶粘剂制备超低甲醛释放的杨木胶合板和单板层积材的工艺特点。本研究得到的结论归纳如下: 1)水和甘油在杨木单板表面的前进角分别为60.7°和116.8°,随着单板压缩率的增加,水在其表面的前进角缓慢增加;临界表面张力法和调和平均法测得的杨木单板表面自由能分别为63.23mJ/m2和53.33mJ/m2,各自的表面自由能均随着单板压缩率的增加而缓慢增加,在单板压缩率为35%时,基本达到最大值。调和平均法算得的杨木单板表面自由能与单板压缩率存在高度的相关性,其中,色散力分量γSd=10.8 mJ/m2,极性力分量γSp=42.5mJ/m2。 2)杨木单板压缩处理可以改善单板的浸渍效果,在压缩极限内,压缩率越大,单板增重率越高,浸渍效果越好;单板的压缩和树脂浸渍处理可以显著提高杨木胶合板力学性能,当单板压缩率35%,胶液浓度40%,浸胶时间2h,热压温度150℃时,杨木胶合板的MOE、MOR和胶合强度分别高出国家标准127%、212%和77%。 3)单板压缩和PF树脂浸渍处理能够显著增强薄型杨木LVL的力学性能,但并不是压缩浸渍单板的层数越多,其增强效果就越好;薄型杨木LVL的最优工艺参数为:单板压缩率35%,胶液浓度40%,浸胶时间2h、板坯压力1.2MPa、热压时间70 s/mmm(板坯厚)、热压温度150℃、表背各两层压缩浸渍单板的杨木LVL,其MOE为14.7GPa、MOR为145MPa、水平剪切强度为8.7MPa,分别比普通杨木LVL高出75%、101%和16%;随着压缩和PF树脂浸渍处理的单板层数的增加,结构用LVL的各力学性能得到显著增强,平均MOE可达到14.0GPa,平均MOR达100MPa,平均水平剪切强度垂直加载7.6 MPa、平行加载18.5 MPa。 4)试验结果表明,利用新型豆胶压制Ⅱ类胶合板是可行的。最佳的工艺参数为:热压温度160℃,热压时间80s/mmm(板坯厚),板坯压力1.6MPa,双面涂胶量为450-500g/m2;豆胶杨木胶合板的胶合性能完全可以达到Ⅱ类胶合板的国家标准要求,而且其甲醛释放量可以达到0.02 mg/L,远低于环保型Eo级标准(0.5 mg/L)。 5)板坯预热压温度对豆胶杨木LVL的MOE、MOR和水平剪切强度影响均极显著,而热压时间对浸渍剥离性能影响极其显著;结构用豆胶杨木LVL最佳生产工艺参数为:热压温度160℃、涂胶量450-500g/m2(双面)、板坯压力1.6MPa、板坯热预压温度70℃、热压时间为100s/mm,此时的LVL综合性能最好,平均MOE达14.4GPa,平均MOR为78MPa,平均水平剪切强度垂直加载6.8MPa,平行加载8.9MPa,浸渍剥离率只有0.4%。


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