1.本发明属于纤维板加工技术领域，具体涉及一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺。


背景技术：

2.纤维板又称密度板，是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加脲醛树脂或其他使用的胶粘剂制成的人造板。纤维板具有材质均匀、纵横强度差小、不易开裂等优点，用途广泛，主要用于成品家具的制作，同时也用于强化木地板、门板、隔墙等。纤维板的结构比天然木材均匀，也避免了腐朽、虫蛀德等问题，同时它涨缩性小，便于加工。发展纤维板生产是木材资源综合利用的有效途径。
3.在现有生产加工的纤维板，表面光滑平整、材质细密，可方便造型与铣型，并且由于纤维板的韧性较好，在厚度较小（如6mm，3mm）的情况下不易发生断裂。但是纤维板也会存在握钉力较差的缺陷，由于纤维板内部为粉末状结构，握钉力较差，螺钉旋紧后很容易发生松动。例如中国专利cn2020102621007公开了一种提高板材握钉力的复合密度纤维板，该技术方案利用基础层上表面设置向上凸起的上凸台和加强层下表面设置的下凸台进行错位结合，实现密度板的多点增强，防止锭子进入密度板内部后密度板内的纤维开裂，提高密度板的握钉力；该技术方案虽然可以使纤维板实现握钉力的提升，但是加工制得的纤维板厚度较大，无法适用于生产厚度较小的纤维板。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺，所述工艺方法为：先制得聚合单体，然后采用该聚合单体与多元醇和二异氰酸酯进行加聚反应，将得到的混合物与双马来酰亚胺单体反应，获得聚合物粉体材料，然后与生物质纤维混匀进行热压成型，经冷却处理后即可获得具有优良握钉力的纤维板。
6.具体的，所述工艺方法包括如下步骤：1）利用等摩尔的羟甲基二氧杂戊环酮和糠胺，制得聚合单体；2）将聚丁二醇溶解后加入聚合单体、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，经加聚反应得到含改性聚氨酯混合物；3）将双马来酰亚胺单体作为交联剂，加入到含改性聚氨酯混合物中，反应后除去溶剂，干燥后经粉碎、筛选，得到聚合物粉体材料；4）将聚合物粉体材料与生物质纤维混匀后表面喷洒胶粘剂，热压成型后再经冷却处理，即可获得具有优良握钉力的纤维板。
7.在一种具体的实施方式中，步骤1）中，所述羟甲基二氧杂戊环酮和糠胺的比例为
508-546mmol:508-546mmol。
8.在一种具体的实施方式中，步骤1）中，所述羟甲基二氧杂戊环酮和糠胺的反应温度为60-65℃，反应时间3-5h。
9.进一步的，步骤1）中，所述羟甲基二氧杂戊环酮和糠胺的反应在油浴条件下进行。
10.进一步的，步骤1）中，在所述羟甲基二氧杂戊环酮和糠胺的反应过程中，伴有以230-280rpm的持续搅拌。
11.在一种具体的实施方式中，步骤2）中，所述聚丁二醇、聚合单体、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的用量比例为100-108g:10-15g:21.0-23.5ml:43-52μl。
12.在一种具体的实施方式中，步骤2）中，所述聚丁二醇溶解使用的溶剂为n，n-二甲基甲酰胺。
13.进一步的，所述聚丁二醇与n，n-二甲基甲酰胺的比例为100-108g:400-600ml。
14.在一种具体的实施方式中，步骤2）中，所述加聚反应的温度为60-65℃，反应时间3-4h。
15.进一步的，步骤2）中，所述加聚反应在油浴条件下进行。
16.进一步的，步骤2）中，在所述加聚反应的过程中，伴有以230-260rpm的持续搅拌。
17.在一种具体的实施方式中，步骤3）中，所述双马来酰亚胺与含改性聚氨酯混合物的质量比为5.2-5.8:100-130。
18.在一种具体的实施方式中，步骤3）中，所述反应的温度为60-68℃，反应时间5-8h。
19.进一步的，步骤3）中，在所述反应前，以230-280rpm的速度混合10-20min。
20.在一种具体的实施方式中，步骤3）中，所述除去溶剂的方法如下：将反应后的产物冷却至室温，放入60-70℃烘箱中10-15h即可。
21.在一种具体的实施方式中，步骤3）中，所述筛选过程采用气流分级机筛选，得到的粉体材料粒径为100-150μm。
22.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，所述生物质纤维选自：木纤维、竹纤维、玉米秸秆、棉花杆、芦苇、芒杆中任意一种或几种。
23.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，所述聚合物粉体材料占生物质纤维质量的8.2-12.6%。
24.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，胶粘剂占生物质纤维质量的10.2-13.6%。
25.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，所述胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂，固含量为50-55%，游离甲醛含量小于0.1%。
26.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.2-1.8%、质量分数为25-28%的氯化铵溶液作为固化剂。
27.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，胶粘剂的施胶采用压力喷枪进行喷洒施胶。
28.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，施胶后的生物质纤维采用热通风管道进行干燥。
29.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，施胶后的生物质纤维干燥至含水率为6.3-7.2%即可。
30.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，所述热压成型的具体操作为，将干燥后的生物质纤维铺装成型，然后在温度180-190℃，压力6-10mpa下热压8-13min。
31.在一种具体的实施方式中，步骤4）中，所述冷却处理的温度为60-70℃，处理时间20-30min。
32.本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中，利用呋喃和双马来酰亚胺形成da的可逆交联反应，使双马来酰亚胺用于聚氨酯的交联剂，从而制得含有diels-alder结构的聚合物粉体材料，通过将该聚合物粉体材料与生物质纤维混匀后进行热压成型，并且进行冷却处理，该聚合物粉体材料在热压时，高温环境下会进行da的逆反应，这会导致聚合物网络同时发生可逆的断开和连接，从而使得聚合物粉体发生破裂，随后在两个破裂面中的低分子质量物质发生润湿，扩散和纠缠，同时，高温下的热诱导使得聚合物链网络剧烈运动，会缩短相邻破裂面之间的距离，从而导致相邻破裂面开始闭合，在后续的冷却处理中，破裂面的断裂da键开始重建或交换重组，使得相邻破裂面愈合，使得原先呈分散状态存在于生物质纤维中的聚合物粉体材料在经过破裂、闭合、愈合后形成连续相，从而在生物质纤维板中形成互相贯穿的互穿连续相聚合物层，形成的互穿连续相聚合物层对生物质纤维形成包裹，在提高生物质纤维致密性的同时也起到分散应力的作用，从而使得钢钉在进入纤维板后生物质纤维不会开裂，提高了纤维板的握钉力，同时互穿连续相聚合物层的存在也增大了钢钉与生物质纤维板之间的摩擦力，从而增大了钢钉从纤维板中拔出时的阻力，使得纤维板握钉力得到显著提升。
具体实施方式
33.实施例1生物质纤维选自木纤维，优选为桉木纤维。
34.一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺，具体工艺方法如下：1）向容器中装入508mmol的羟甲基二氧杂戊环酮和508mmol的糠胺，将该混合物在油浴中以230rpm持续搅拌的同时在60℃加热3h，得到聚合单体；2）称取100g聚丁二醇溶解在盛有400mln，n-二甲基甲酰胺的容器中，然后将10g聚合单体、21ml异佛尔酮二异氰酸酯和43μl二月桂酸二丁基锡添加至容器中，将反应混合物保持在油浴中，以60℃均匀加热3h，并以230rpm的速度连续搅拌，得到含改性聚氨酯混合物；3）将5.2g双马来酰亚胺单体和100g含改性聚氨酯混合物在容器中以230rpm的速度混合10min，并在60℃的温度下加热5h，待反应结束后，冷却至室温，放入60℃烘箱中10h以除去溶剂n，n-二甲基甲酰胺，将干燥后的物料经粉碎、筛选，得到聚合物粉体材料；4）称取占桉木纤维质量8.2%的聚合物粉体材料，与桉木纤维混匀，得到混合桉木纤维，再称取占混合桉木纤维质量10.2%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.2%、质量分数为25%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在混合桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的混合桉木纤维进行干燥，待其含水率为6.3%时停止干燥，将干燥后的混合桉木纤维铺装成型，然后在温度180℃，压力6mpa下热压8min，再转移至60℃下冷却20min，即可获得具有优良握钉力的生物质纤维板。
35.在本实施例中，筛选过程采用气流分级机筛选，得到的粉体材料粒径为100μm。
36.在本实施例中，胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为50%，游离甲醛含量小于0.1%。
37.对照组1称取占桉木纤维质量10.2%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.2%、质量分数为25%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的桉木纤维进行干燥，待其含水率为6.3%时停止干燥，将干燥后的桉木纤维铺装成型，然后在温度180℃，压力6mpa下热压8min，冷却至室温后，转移至120℃环境中加热10min，然后再转移至60℃下冷却10min，即可获得对照组1试样，其中胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为50%，游离甲醛含量小于0.1%。
38.握钉力试验1.1实验方法使用济南旭联仪器设备有限公司的mwd-20人造板握螺钉力检测机，参考gbt/14018-2009木材握钉力试验方法，将实施例1和对照组1试样分别加工成50mm
×
25mm
×
150mm的试件，垂直于试样表面，采用适当质量的钢锤，将低碳钢钉（钢钉按yb/t5002规定，钉长45mm，钉杆直径2.5mm）钉入18mm的深度，将钉子钉入试样后，将其放在钢框架内，握钉器握紧钉头，以2
±
0.5mm/min均匀速度加荷，将钉子拔出，至检测机指针明显回转为止，记录拔钉过程中的最大力即为握钉力。
39.1.2实验结果及分析相比较对照组1中的纤维板试样，本发明实施例1中的纤维板试样，其握钉力提升了26.5%。
40.通过上述实验结果可知，本发明提供的加工工艺，可以使纤维板的握钉力得到显著提升。
41.实施例2生物质纤维选自木纤维，优选为桉木纤维。
42.一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺，具体工艺方法如下：1）向容器中装入546mmol的羟甲基二氧杂戊环酮和546mmol的糠胺，将该混合物在油浴中以260rpm持续搅拌的同时在63℃加热4h，得到聚合单体；2）称取105g聚丁二醇溶解在盛有500mln，n-二甲基甲酰胺的容器中，然后将13g聚合单体、22ml异佛尔酮二异氰酸酯和46μl二月桂酸二丁基锡添加至容器中，将反应混合物保持在油浴中，以62℃均匀加热3h，并以260rpm的速度连续搅拌，得到含改性聚氨酯混合物；3）将5.6g双马来酰亚胺单体和120g含改性聚氨酯混合物在容器中以280rpm的速度混合15min，并在65℃的温度下加热6h，待反应结束后，冷却至室温，放入65℃烘箱中12h以除去溶剂n，n-二甲基甲酰胺，将干燥后的物料经粉碎、筛选，得到聚合物粉体材料；4）称取占桉木纤维质量10.5%的聚合物粉体材料，与桉木纤维混匀，得到混合桉木纤维，再称取占混合桉木纤维质量11.5%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.3%、质量分数为26%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在混合桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的混合桉木纤维进行干燥，待其含水率为6.8%时停止干燥，将干燥后的混合桉木纤维铺装成型，然后在温度185℃，压力8mpa下热压10min，再转移至65℃下冷却30min，即可获得具有优良握钉力的桉木纤维板。
43.在本实施例中，筛选过程采用气流分级机筛选，得到的粉体材料粒径为150μm。
44.在本实施例中，胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为55%，游离甲醛含量小于0.1%。
45.对照组2称取占桉木纤维质量11.5%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.3%、质量分数为26%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的桉木纤维进行干燥，待其含水率为6.8%时停止干燥，将干燥后的桉木纤维铺装成型，然后在温度185℃，压力8mpa下热压10min，冷却至室温后，转移至123℃环境中加热12min，然后再转移至65℃下冷却10min，即可获得对照组2试样，其中胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为55%，游离甲醛含量小于0.1%。
46.握钉力试验1.1实验方法使用济南旭联仪器设备有限公司的mwd-20人造板握螺钉力检测机，参考gbt/14018-2009木材握钉力试验方法，将实施例2和对照组2试样分别加工成50mm
×
21mm
×
150mm的试件，垂直于试样表面，采用适当质量的钢锤，将低碳钢钉（钢钉按yb/t5002规定，钉长45mm，钉杆直径2.5mm）钉入15mm的深度，将钉子钉入试样后，将其放在钢框架内，握钉器握紧钉头，以2
±
0.5mm/min均匀速度加荷，将钉子拔出，至检测机指针明显回转为止，记录拔钉过程中的最大力即为握钉力。
47.1.2实验结果及分析相比较对照组2中的纤维板试样，本发明实施例2中的纤维板试样，其握钉力提升了25.7%。
48.通过上述实验结果可知，本发明提供的加工工艺，可以使纤维板的握钉力得到显著提升。
49.实施例3生物质纤维选自木纤维，优选为桉木纤维。
50.一种增强生物质纤维板握钉力的加工工艺，具体工艺方法如下：1）向容器中装入546mmol的羟甲基二氧杂戊环酮和546mmol的糠胺，将该混合物在油浴中以280rpm持续搅拌的同时在65℃加热5h，得到聚合单体；2）称取108g聚丁二醇溶解在盛有600mln，n-二甲基甲酰胺的容器中，然后将15g聚合单体、23.5ml异佛尔酮二异氰酸酯和52μl二月桂酸二丁基锡添加至容器中，将反应混合物保持在油浴中，以65℃均匀加热4h，并以260rpm的速度连续搅拌，得到含改性聚氨酯混合物；3）将5.8g双马来酰亚胺单体和130g含改性聚氨酯混合物在容器中以280rpm的速度混合20min，并在68℃的温度下加热8h，待反应结束后，冷却至室温，放入70℃烘箱中15h以除去溶剂n，n-二甲基甲酰胺，将干燥后的物料经粉碎、筛选，得到聚合物粉体材料；4）称取占桉木纤维质量12.6%的聚合物粉体材料，与桉木纤维混匀，得到混合桉木纤维，再称取占混合桉木纤维质量13.6%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.8%、质量分数为28%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在混合桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的混合桉木纤维进行干燥，待其含水率为7.2%时停止干燥，将干燥后的混合桉木纤维铺装成型，然后在温度190℃，压力10mpa下热压
13min，再转移至70℃下冷却30min，即可获得具有优良握钉力的生物质纤维板。
51.在本实施例中，筛选过程采用气流分级机筛选，得到的粉体材料粒径为150μm。
52.在本实施例中，胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为55%，游离甲醛含量小于0.1%。
53.对照组3称取占桉木纤维质量13.6%的胶粘剂，并且在胶粘剂使用前施加占胶粘剂固体含量1.8%、质量分数为28%的氯化铵溶液作为固化剂，使用压力喷枪将胶粘剂均匀喷洒在桉木纤维中，并采用热通风管道对施胶后的桉木纤维进行干燥，待其含水率为7.2%时停止干燥，将干燥后的桉木纤维铺装成型，然后在温度190℃，压力10mpa下热压13min，冷却至室温后，转移至126℃环境中加热15min，然后再转移至70℃下冷却15min，即可获得对照组3试样，其中胶粘剂选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为55%，游离甲醛含量小于0.1%。
54.握钉力试验1.1实验方法使用济南旭联仪器设备有限公司的mwd-20人造板握螺钉力检测机，参考gbt/14018-2009木材握钉力试验方法，将实施例3和对照组3试样分别加工成50mm
×
18mm
×
150mm的试件，垂直于试样表面，采用适当质量的钢锤，将低碳钢钉（钢钉按yb/t5002规定，钉长45mm，钉杆直径2.5mm）钉入12mm的深度，将钉子钉入试样后，将其放在钢框架内，握钉器握紧钉头，以2
±
0.5mm/min均匀速度加荷，将钉子拔出，至检测机指针明显回转为止，记录拔钉过程中的最大力即为握钉力。
55.1.2实验结果及分析相比较对照组3中的纤维板试样，本发明实施例3中的纤维板试样，其握钉力提升了24.3%。
56.通过上述实验结果可知，本发明提供的加工工艺，可以使纤维板的握钉力得到显著提升。
57.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。