1、西北林学院学报2 0 2 3,3 8(4):2 5 9-2 6 2J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-7 4 6 1.2 0 2 3.0 4.3 2不同结构多层单板铝箔复合功能板性能 收稿日期:2 0 2 2-0 6-0 4 修回日期:2 0 2 2-0 7-1 8 基金项目:河南省高等学校重点科研项目(1 5 A 2 2 0 0 0 5);河南省高等学校重点科研项目计划(2 1 A 2 2 0 0 0 4);河南省
2、高等学校重点科研项目(2 1 A 2 2 0 0 0 1)。第一作者:李江晓,硕士,讲师。研究方向:木材综合加工利用。E-m a i l:c c i c c 0 41 6 3.c o m*通信作者:杨红旗,博士,教授,硕士生导师。研究方向:木材高值化综合利用。E-m a i l:y h q 0 3 7 3 3 4 21 6 3.c o m李 城,副教授,硕士生导师。研究方向:生物质胶黏剂。E-m a i l:l i c h e n g z z m1 6 3.c o m李江晓1,王 飞1,郭龙明2,李 城1*,杨红旗1*(1.河南农业大学 林学院,河南 郑州 4 5 0 0 0 2;2.中建七局
3、建筑装饰工程有限公司,河南 郑州 4 5 0 0 0 3)摘 要:以杨木单板为基材,金属铝箔为增强功能材料,聚醋酸乙烯酯乳液改性酚醛树脂为胶黏剂,热压制备多层单板铝箔复合功能人造板材,探讨金属铝箔在板材内部不同位置对多层单板铝箔复合功能人造板性能的影响。结果表明,金属铝箔的位置由板材上下两表面向芯层变化时,杨木单板与金属铝箔之间的胶合强度逐步提高,但板材的静曲强度、弹性模量逐渐降低,耐水性能减弱,金属铝箔在板材中的位置对复合功能板的性能有显著影响。研究结果为木基金属复合多层功能板材的设计与制备提供了理论依据和技术支持。关键词:杨木单板;铝箔;功能胶合板;酚醛树脂;聚乙酸乙烯酯乳液中图分类号:T
4、 S 6 5 3 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 6 1(2 0 2 3)0 4-0 2 5 9-0 4P e r f o r m a n c e o f M u l t i-l a y e r P l y w o o d W i t h D i f f e r e n t S t r u c t u r e s M a d e W i t h P o p l a r V e n e e r s a n d A l u m i n u m F o i l sL I J i a n g-x i a o1,WA N G F e i1,G U O L o n g-m i n g2,
5、L I C h e n g1*,Y A N G H o n g-q i1*(1.C o l l e g e o f F o r e s t r y,H e n a n A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2,H e n a n,C h i n a;2.C o n s t r u c t i o n D e c o r a t i o n C o.L TD o f C h i n a,N o.7 E n g i n e e r i n g B u r e a u,Z h e n g z h
6、 o u 4 5 0 0 0 2,H e n a n,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,m u l t i-l a y e r p l y w o o d s w i t h d i f f e r e n t s t r u c t u r e s m a d e w i t h p o p l a r v e n e e r s a n d f u n c-t i o n a l a l u m i n u m f o i l s w e r e p r e p a r e d b y h o t-p r e s s u s i
7、 n g p h e n o l f o r m a l d e h y d e r e s i n m o d i f i e d b y p o l y v i n y l a c e t a t e e m u l s i o n a s t h e a d h e s i v e.T h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t p o s i t i o n s o f a l u m i n u m f o i l s o n t h e p l y w o o d p e r-f o r m a n c e w e r e s t u d i e
8、 d a n d d i s c u s s e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e b o n d i n g s t r e n g t h b e t w e e n p o p l a r v e n e e r s a n d a l u m i n u m f o i l s i n c r e a s e d w h e n t h e p o s i t i o n o f a l u m i n u m f o i l c h a n g e s f r o m t h e s u r f a c e s t o t
9、 h e c o r e l a y-e r,b u t t h e m o d u l u s o f r u p t u r e a n d m o d u l u s o f e l a s t i c i t y e l a s t i c o f p l y w o o d d e c r e a s e d g r a d u a l l y.M e a n-w h i l e,t h e w a t e r r e s i s t a n c e w e a k e n e d.P a n e l s t r u c t u r e h a d a s i g n i f i c
10、 a n t i m p a c t o n t h e p e r f o r m a n c e o f p l y-w o o d.T h i s r e s e a r c h p r o v i d e s t h e o r e t i c a l b a s i s a n d t e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h e d e s i g n a n d a p p l i c a t i o n o f w o o d b a s e d m e t a l m u l t i-l a y e r f u n c t i o n a
11、 l c o m p o s i t e s.K e y w o r d s:p o p l a r v e n e e r;a l u m i n u m f o i l;f u n c t i o n a l p l y w o o d;p h e n o l r e s i n;p o l y v i n y l a c e t a t e e m u l s i o n 木基金属复合材料是木材综合高值化利用,制备各种功能人造板的新途径1-4。多层单板铝箔复合功能人造板是以金属铝箔为功能材料,旋切杨木单板为基础材料,热塑改性酚醛树脂为胶黏剂,使用热压方法制造的一种新型木基复合功能型板材,
12、既保持了木材的自然降解、环境友好性的天然优势,又克服了实木板材在家具、木地板、建筑装饰中产生的翘曲变形、耐水性差等缺陷,是综合利用木材,拓宽木材利用领域的重要方法和途径,也是木基人造板的精深加工、科技附加值高的人造板材5-9。研究表明,中密度纤维板、胶合板表面覆贴金属铝箔,不仅提高了板材的物理力学性能,而且显著增强了板材的阻燃性与耐水性1 0-1 2。但是,金属铝箔位于多层单板铝箔复合功能板内部不同位置时,对板材性能的影响没有进行深入研究。本研究以旋切杨木单板为基材,金属铝箔为功能材料,聚醋酸乙烯酯乳液改性酚醛树脂为胶黏剂,热压制备多层单板铝箔复合功能板,并测试板材性能,研究金属铝箔位于板材内
13、部不同位置时对板材性能的影响,为金属增强多层功能复合人造板材的设计与制备提供理论和技术支持。1 材料与方法1.1 试验材料旋切杨木单板,厚度为2.1 mm,幅面尺寸3 1 0 mm3 1 0 mm,郑州佰沃科技发展有限公司;金属铝箔厚度为0.1 8 mm,幅面尺寸1 0 0 0 mm2 0 0 0 mm(自裁成3 1 0 mm3 1 0 mm),河南明泰铝业股份有限公司;酚醛树脂胶黏剂,固体含量4 8%,p H为8.9,新乡市平航木业有限公司;聚醋酸乙烯乳液酯(白乳胶),固体含量4 3%,p H为6.1,河南双塔胶业有限公司。1.2 试验设备M S 7-H 5 5 0数显加热磁力搅拌器,电子天
14、平(精确到0.0 1 g),P H S-3 C台式酸度计,W 9 0 2 0 A电热恒 温 鼓 风 干 燥 箱,B D-8 8 2 0-B E平 板 硫 化 机,HHW 2 1.6 0 0 A I I电热恒温水浴箱,XHW-W 3 0 0 k N微机控制电子万能试验机。1.3 试验方法杨木单板胶合面用1 0 0目砂纸打磨表面;金属铝箔双 面 用1 0 0目 砂 纸 打 磨,用 纯 棉 纱 布 蘸 取N a OH溶液(5%)擦拭铝箔表面,然后用纯净水冲洗后烘干备用1 3-1 7。酚醛树脂(P F)、聚醋酸乙烯酯乳液(P VA c)、纯净水按照21.51的比例配制成胶黏剂1 8-2 0。由于改性胶
15、黏剂固含量低,因此复合功能板材内部杨木单板与金属铝箔双面涂胶,板材上下表面旋切杨木单板单面涂胶,每面涂胶量2 4 0 g/m2;金属铝箔具有不透气性,阻挡了热压过程中板材内部水蒸气向外排放的通道,易出现板材分层现象等缺陷,因此,涂胶后在干燥箱(5 0)中干燥至胶黏剂不粘手,让胶黏剂中的部分水分挥发2 1-2 3。多层单板铝箔复合功能人造板材总层数为1 1层,板材结构与编号如图1所示。同时,压制1 1层纯杨木单板胶合板作为对照板材(编号为1 5)。1.4 热压工艺热压制备工艺参数为热压温度1 4 0,热压压力1.0 MP a,热压时间1 5 m i n2 3。热压结束后,用平板重物压在试件上面并
16、在室内放置2 4 h,然后锯制试件进行检测。每组试验平行压制2张板。图1 板材结构与编号F i g.1 T h e s t r u c t u r e o f m u l t i p l y p l y w o o d a n d n u m b e r1.5 性能检测按照 人造板及饰面人造板理化性能试验方法(G B/T 1 7 6 5 7-2 0 1 3)要求,检测金属铝箔与杨木单板之间的胶合强度,以及功能板材的静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率等4项性能2 4。每张板材中取胶合强度试样6个,静曲强度和弹性模量试样3个,吸水厚度膨胀率试样3个,2张板材检测数据求平均值,利用S P S S软件对数据进行分析。2 结果与分析2.1 试验结果方差分析试验结果方差分析显示:金属铝箔在板材内部的不同位置,对胶合强度、静曲强度、弹性模量与吸水厚度膨胀率等4项性能影响极显著(表1)2 3。表1 铝箔位置对板材性能影响方差分析T a b l e 1 A n a l y s i s o f t h e a l u m i n u m f o i l s p o s i t i o n o n t h
