王 丽，陈秀兰，王俊伟，李平源
大亚人造板集团有限公司，江苏 丹阳 ２１２３００
摘要：探讨了木质素胶黏剂施加量、PMDI施加量、热压温度、热压时间等工艺参数对纤维板性能的影响。结果表明，单独使用木质素胶黏剂制备的纤维板性能不佳，添加一定量PMDI，能有效提高纤维板性能。采用实验室热压机压制无醛纤维板时，当木质素施加40 kg/m3，PMDI添加30 kg/m3，热压温度190 ℃，热压时间20 s/mm时，制备的纤维板物理力学性能达到了LY/T 1611-2011《地板基材用纤维板》要求。 关键词：木质素胶黏剂；无醛纤维板；生产工艺
中图分类号：TS653 文献标志码：B 文章标号：1673-5064（2021）01-0017-04
Application of Lignin Adhesive on Formaldehyde-free Fiberboard
W ang Li, Chen Xiulan, W ang Junwei, Li Pingyuan
DareGlobal Wood Group， Danyang Jiangsu 212300， China
Abstract: The manufacturing technology of formaldehyde-free fiberboard with lignin adhesive and PMDI was studied. The effects of several factors, such as resin consumption, hot-pressing temperature, and hot-pressing time on formaldehyde-free fiberboard property were discussed. The experiment result showed that the fiberboard property was poor when lignin adhesive was used alone, and property was improved when PMDI was used together, and the fiberboard property met the requirement of L Y/T 1611-2011 standard under the following parameters: 40 kg/m3 of lignin adhesive, 30 kg/m3 of PMDI content, 180 ℃ of hot-pressing temperature, and 20 s/mm of hot-pressing time.
Key words: lignin adhesive; formaldehyde-free fiberboard; manufacturing technology
目前，生产无醛纤维板一般使用多亚甲基多苯基多异氰酸酯（ＰＭＤＩ）作为无醛胶黏剂，ＰＭＤＩ生产依赖石化资源。近年来，随着人类对石化资源不可再生的忧虑，可持续发展引起了更多的关注，采用生物质胶黏剂生产无醛纤维板具有重要意义。木质素作为一种天然高分子化合物，其来源丰富，是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生资源。笔者采用木质素胶黏剂和ＰＭＤＩ作为无醛胶黏剂制备无醛纤维板，探讨了各成分的施加量、热压温度、热压时间等工艺参数对纤维板性能的影响，为木质素胶黏剂在无醛纤维板中的应用提供依据和参考。１ 材料与方法
１．１ 材料
纤维，取自大亚人造板集团，纤维中杨木占８０％，松木占１０％，杂木占１０％。免水冲厕所
称重装置
木质素，购自湖南绿达新材料有限公司。
ＰＭＤＩ，购自万华化学集团股份有限公司。
防水剂，乳化石蜡，固体含量４０％～４５％，自制。１．２ 试验装置
多功能混合机，型号ＧＨ８０Ｒ，丹阳市鸿源化工机械有限公司生产；压缩空气机，型号Ｖ－０．１７／８，香港麟豹集
团有限公司生产；试验热压机，型号ＢＹ３０２×２／１８，苏州新协力机器制造有限公司生产；万能力学试验机，型号ＩＢ６００，意大利ＩＭＡＬ公司生产。１．３ 试验方法
１．３．１ 试验因素水平的选择
为了探索木质素胶黏剂在无醛纤维板中的应用工艺，选择对板材性能有较大影响的木质素施加量Ａ、
ＰＭＤＩ施加量Ｂ、热压温度Ｃ、热压时间Ｄ为考察因素，根据生产线实际生产情况，设定各因素的变化范围，各取４个水平（见表１），按Ｌ１６（４４）正交表安排试验，各组条件压制３块试板。
根据因素和水平的数量选用Ｌ１６（４４）正交表，所设计的试验方案见表２。
表２ 正交试验因子水平表
装备偏移１．３．３ 无醛纤维板制备
设定试板名义厚度１１ ｍｍ，密度８５０ ｋｇ／ｍ３，幅面４００ ｍｍ×４００ ｍｍ。按照试验设计定量称取纤维和胶黏剂，将胶黏剂均匀施加在纤维表面；将施胶后的纤维手工铺装，板坯置于模具中预压，再根据设定的热压工艺热压成型，最大热压压力３．２ ＭＰａ。１．３．４ 性能测试
试板在２０ ℃、６５％恒温恒湿环境中放置３天后，依据ＧＢ／Ｔ １７６５７—２０１３《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》，检测内结合强度（ＩＢ）、静曲强度（ＭＯＲ）、２４ ｈ吸水厚度膨胀率（２４ ｈ ＴＳ）。参照ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１《地板基材用纤维板》，进行板材性能评价。２ 结果与分析
２．１ 正交试验结果及分析
在不同压制条件下，试板的性能检测结果列于表３。水溶液锂电池>工位管理系统
表３ 试板性能检测结果及标准指标对比
标准值
≥１．２
≥３５
≤１０
压缩空气喷嘴
注：标准值指标为LY/T 1611—2011《地板基材用纤维板》要求。
由表３数据可知，试验４和试验８试板性能较好，达到了ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１《地板基材用纤维板》要求。２．２ 直观分析
对实验数据进行直观分析，分析结果见表４。
极差２．９３ １６．６５ ６．６０ １．５８ 注：同一指标的影响因素中极差值越大影响越大。
为了便于综合分析，将各指标随因素水平变化的情况用图１（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）表示出来。
２．２．１ 木质素胶黏剂施加量
由图１结果可知，随着木质素胶黏剂施加量从４０ ｋｇ／ｍ３增加至７０ ｋｇ／ｍ３，试板的ＩＢ、ＭＯＲ均随着木质素胶黏剂施加量的增加而上升，２４ ｈ ＴＳ随着木质素胶黏剂施加量的增加呈现下降趋势。结果表明，随着木质素胶黏剂的增加，试板总体性能提高。这是因为木质素胶黏剂与纤维的交联点增多，胶黏剂固化后与纤维表面形成的交接键增多，从而试板性能提高。
２．２．２ ＰＭＤＩ施加量
由图１结果可知，随着ＰＭＤＩ施加量从１０ ｋｇ／ｍ３增加至３０ ｋｇ／ｍ３，板材试板的ＩＢ、ＭＯＲ均随着ＰＭＤＩ施加量的增加而上升，２４ ｈ ＴＳ随着ＰＭＤＩ施加量的增加呈现下降趋势。结果表明，随着ＰＭＤＩ施加量的增加，试板总体性能提高。这是因为ＰＭＤＩ含有高度不饱和的异氰酸酯基团（ＮＣＯ－，结构式－Ｎ＝Ｃ＝Ｏ），化学活性非常活泼，具有很好的胶合强度。
２．２．３ 热压温度
由图１结果可知，随着热压温度从１７０ ℃升高至２００ ℃，试板的ＩＢ、ＭＯＲ先增加后降低，２４ ｈ ＴＳ先降低后升高，在１９０ ℃时板材性能最好。这是因为木质素胶黏剂固化温度较高，在一定温度内提高热压温度，胶黏剂固化充分，故试板性能得以提高；但是温度过高，一方面表层胶黏剂易产生过度固化，传热效果下降，影响板材芯层固化，使胶联点减少，另一方面温度过高会破坏胶联
点，而影响板材性能。
２．２．４ 热压时间
由图１结果可知，热压时间从１５ ｓ／ｍｍ增加至３０ ｓ／ｍｍ时，试板的ＩＢ、ＭＯＲ基本呈现先上升后下降的趋势，２４ ｈ ＴＳ图１ 各因素对无醛纤维板性能的影响
呈现先下降后上升的趋势，热压时间在２０ ｓ／ｍｍ时，板材性能最好。这是因为延长热压时间，胶黏剂固化充分，试板性能提高；但热压时间过长，会破坏交联点，从而影响纤维板性能。
综上分析可知，仅采用木质素胶黏剂作为无醛胶黏剂制备纤维板，物理力学性能不佳，需添加一定量的ＰＭＤＩ。采用木质素胶黏剂和ＰＭＤＩ作为无醛胶黏剂制备无醛纤维板，木质素胶黏剂施加量、ＰＭＤＩ施加量、热压温度、热压时间均影响无醛纤维板性能，影响因素ＰＭＤＩ施加量＞热压温度
＞木质素胶黏剂施加量＞热压时间。在试验范围内，无醛纤维板最优制备工艺为：木质素胶黏剂施胶量４０ ｋｇ／ｍ３，ＰＭＤＩ施加量３０ ｋｇ／ｍ３，热压温度１９０ ℃，热压时间２０ ｓ／ｍｍ。
２．３ 工艺验证试验
根据表２、表３和图１结果，可以看出纯木质素不能制
备满足要求的纤维板，同时得出试验范围内的最优工艺，即木质素胶黏剂施加量４０ ｋｇ／ｍ３，ＰＭＤＩ施加量３０ ｋｇ／ｍ３，热压温度１９０ ℃，热压时间２０ ｓ／ｍｍ。为验证以上两个结论，进行了验证试验。具体方案及试板的性能检测结果列于表５。
标准值——≥１．２≥３５≤１０注：1）验证试验热压温度均为190 ℃，热压时间均为20 s/mm；2）每个试验号均压3块板，性能检测结果取3块板平均值；3）标准值指标为LY/T 1611—2011《地板基材用纤维板》要求。
由表５结果可知，当木质素胶黏剂施加量１２０ ｋｇ／ｍ３时，试板物理力学性能仍达不到ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１《地板基材用纤维板》要求，推测纯木质素不能制备满足要求的纤维板；当木质素胶黏剂施加量４０ ｋｇ／ｍ３，ＰＭＤＩ施加量３０ ｋｇ／ｍ３时，试板的物理力学性能达到了ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１《地板基材用纤维板》要求，各项性能指标均超过标准值。３ 结论
纯木质素胶黏剂不能制备满足ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１《地板基材用纤维板》要求的纤维板；采用木质素胶黏剂和ＰＭＤＩ作为无醛胶黏剂时，能制备满足ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１要求的纤维板。
使用木质素胶黏剂和ＰＭＤＩ作为无醛胶黏剂制备无醛纤维板时，各成分的施加量、热压温度、热压时间均对纤维板性能有影响，影响因素ＰＭＤＩ施加量＞热压温度＞木质素胶黏剂施加量＞热压时间；提高ＰＭＤＩ施加量对提高纤维板性能有明显作用。
在本试验提出的最优工艺条件下制备无醛纤维板，其物理力学性能达到了ＬＹ／Ｔ １６１１—２０１１要求。
参考文献：
[1] 段喜鑫, 时君友. 无醛生物质胶黏剂制备技术及应用前
景[J]. 中国人造板, 2016, 23(3): 19-23.
[2] 陈秀兰, 王丽, 王俊伟. 工艺参数对无醛纤维板性能的影
响[J]. 中国人造板, 2018, 25(10): 30-33.
[3] 林国利, 覃掌吉, 魏云和, 等. 工艺因子对MDI制备无醛
纤维板性能的影响[J]. 林产工业, 2020, 57(8): 25-28. [4] 陈秀兰, 王俊伟, 王丽. 工艺参数对防潮刨花板性能的影
响[J]. 木材工业, 2016, 30(4): 43-52. 本文编校：舒文博
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