阻燃五o级胶合板的制备及性能研究


摘要:将单板浸渍在一定浓度的阻燃剂中,然后采用高<F)/n(U)比例的UF(脲醛树脂)胶粘剂制 备阻燃型胶合板。研究了单板的阻燃剂增重率对胶合板阻燃性能、甲醛释放量和胶接性能等影响。结果表 明:单板经阻燃剂浸溃处理后,单板的阻燃剂增重率越高,胶合板的氧指数越大(阻燃效果越显著)、甲醛 释放量越低;当单板的阻燃剂增重率为6.53%时,胶合板的甲醛释放量为0.37 mg/L,已达到私级环保胶 合板的标准要求;当单板的阻燃剂增重率为13.37%时,胶合板的氧指数为46%,甲醛释放量为0.13 mg/L, 胶接强度为0.96 MPa,即胶合板表现出较好的环保特性、阻燃性能及力学性能。

关键词:阻燃;胶合板;氧指数;胶接强度;甲醛释放量'

0前言

我国是胶合板的生产大国,而胶合板在人造板 生产中始终占据着重要的地位。2008年我国人造板 产量达9 409万m3左右,其中胶合板达3 540万m3, 占全部人造板产量的37.6W。由于木材的易燃性, 故其在应用过程中易引发火灾。据统计,2008年我国 共发生火灾13.3万起,造成直接财产损失达15亿元 左右,比2007年增加39.3%pi。另外,我国室内装璜 与家具用胶合板多采用脲醛树脂(UF)胶粘剂压制 而成' 因此,胶合板的可燃性与游离甲醛释放量等 问题随着人们健康安全意识的不断提高而越来越受 到关注。但是,通常经阻燃处理后的胶合板会因胶合 性能受到影响而导致其胶接强度降低因此,在保 证胶合板胶接强度的前提下,如何提高胶合板的阻 燃性和降低甲醛释放量,将具有极大的经济效益和 社会效益。

本研究采用不同浓度的阻燃剂浸渍木质单 板,然后采用高ra(F)h(U)比例的UF胶粘剂制备 阻燃型胶合板,并着重探讨了表面处理方式对单板 增重率、胶合板胶接强度、氧指数和甲醛释放量等

影响。
1试验部分

1.1试验原料

尿素(纯度>98%),工业级,泰安双丰化肥有限 公司;37%甲醛溶液,化学纯,广西汕头市西陇化工 厂;20%甲酸溶液、氯化铵,分析纯,北京化工厂; 30%氢氧化钠(NaOH)溶液、85%磷酸,化学纯,北京 化工厂;腺醛树脂(UF),自制[n(F):n(U)=l:1.3];面粉, 食用级,北京古船食品有限公司。

杨木单板(1.5 mmx40 cmx40 cm),河北市售。

1.2试验仪器

DSC-60/60A差示扫描量热仪,日本岛津;JF-3 氧指数仪,江阴仪器分析厂;WD-T木材万能试验 机,上海卓技仪器设备有限公司。

1.3试验制备

1.3.1阻燃剂的合成

将一定比例的尿素和磷酸混合均匀,加热反应 一定时间后加人催化剂,至发泡结束时停止反应。

1.3.2 UF胶粘剂的配制

例,将上述物料混合均匀即可。

1.3.3肢合板的制造

采用三种方式处理单板(未处理、阻燃浸渍处理 和浸溃后水洗处理),并制备三层胶合板。

(1)单板的阻燃处理:将杨木单板浸泡在不同浓 度的阻燃剂溶液中(质量分数分别为5%、10%、 15%、20%),24 h后取出(用或不用清水冲洗单板表 面),干燥至恒重,计算增重率。

(2)施胶量:190~220g/m2。

(3)热压工艺:热压温度120 T,热压压力1.0〜

1.2 MPa,热压时间5min。

1.4测试与表征

(1)氧指数:按照GB/T 8 924-2005i8i标准进行

测定。

(2)甲醛释放量:按照GBA117 657-199M标准

进行测定。

(3)胶接强度:按照GBW 17 657-1999标准进 行测定。

(4)固化过程中热行为:将阻燃剂与UF按比例混 合均匀后,采用DSC法进行测定(取样量10~15 mg; 测试温度40~230 <€,升温速率10 t/min)。

2结果与讨论

2.1阻燃剂浓度对胶合板性能的影响 2.1.1阻燃剂浓度对胶合板阻燃性能的影响

在其它条件保持不变的前提下,仅改变阻燃剂 浸溃液浓度和浸溃后的处理方法,则其对胶合板氧 指数的影响如图1所示,单板的增重率如表1所示。

80 -

70 •
越髙;当w(阻燃剂)=5%时,单板的增重率为 6.53%,胶合板的氧指数由25%增至31.5%;当阻燃 剂浸溃液浓度相同时,由浸溃后水洗阻燃单板制备 的胶合板,其氧指数低于由浸渍后未水洗阻燃单板 制备的胶合板,但前者的阻燃性能仍较佳;当阻燃剂 浸渍液浓度较低时,水洗处理对胶合板阻燃性能的 影响较小,但阻燃剂浸渍液浓度越大,水洗处理对氧 指数的降低作用越来越明显。
表1单板的増重率

«;(阻燃剂)/% 单板增£率/% 
 浸溃后末水洗 浸渍后水洗
0 0 0
5 6.53 5.60
10 13.37 8.71
15 19.75 14.16
20 32.63 25.65

这是由于单板经阻燃剂浸溃处理后,附着在木

材细胞腔、细胞壁及细胞间隙的阻燃剂会明显提高

胶合板的阻燃性能。阻燃剂浸渍液浓度越大,附着在

单板表面的阻燃剂含量也就越高,胶合板将显示出

较高的氧指数;而水洗处理将显著降低单板表面的

阻燃剂残留量,故胶合板的氧指数明显降低。

2.12阻燃剂浓度对胶合板胶接强度的影响

阻燃剂浸溃液浓度对胶合板胶接强度的影响如

图2所示。由图2可知:经阻燃剂浸渍液处理后,胶

合板的胶接强度降低;阻燃剂浸渍液浓度越大,单板

增重率越高,胶合板的胶接强度越低;当w(阻燃

剂)=20%时,单板增重率为32.63%,胶合板的胶接

强度为0.55 MPa(低于标准要求);当(阻燃剂)<15%

时,胶合板的胶接强度均高于相关标准要求。'

阻燃剂)/%

图1阻燃剂浓度对胶合板氧指数的影响


由图1、表l可知:经阻燃剂浸溃处理过的胶合 板,其氧指数均大于未经阻燃剂浸溃处理过的胶合 板(25%);阻燃剂浸渍液浓度越大,胶合板的氧指数
图2阻燃剂浓度对胶合板胶接强度的影响


另外,经清水冲洗后的阻燃单板,其单板增重率 下降,但胶合板的胶接强度均有所提高(阻燃剂浸溃
10

燃剂)/%