脲醛树脂粘接竹制品

竹材是房屋建造最古老的建筑材料之一，在距今六千多年前的新石器时期，当人类从穴居和巢居时期转向空中建筑的时分，竹子就开端发挥了重要的作用。

 

建筑中对竹子的应用

在西南民居建筑运用竹子作为房屋的屋顶桁架、檩子、椽子、柱子、地板、墙体、门窗等各种部分。

在江南民居建筑中普通做夯土墙的骨料运用, 可以使夯土墙愈加稳固耐用, 或编成竹笆作为围墙、外墙、窗间墙的防护网、护墙板或者做成框钉竹条用作护窗板。

加工

竹材普通加工成块状或者板片状，在建筑中常运用原竹、竹材、竹胶合板、竹地板、竹层积材等各种结构和装饰用材。

竹层积材

 

 

 

竹层积材是主要以脲醛树脂（urea-formaldehyde，UF）为胶黏剂，竹片为竹质单元，经顺纹层积组坯压制的竹基复合材料，具有强度高、尺寸稳定性好和变异性小等优点。

目前，竹层积材作为一种物美价廉的建筑装饰材料遭到了宽广群众的喜欢，但其甲醛释放量过高是迫切需求处置的问题。

“木质素”来协助

 

木质素

木质素作为可再生生物质资源，是一种可降解的、价廉的自然非结晶耐水支链杂聚物，可用作降低建筑材料甲醛释放量的胶黏剂改性剂。木质素在胶黏剂中的应用方式主要有两种，一种是木质素本身作为胶黏剂，另一种是木质素与酚醛树脂或脲醛树脂混合，对树脂中止改性，从而制得胶黏剂。

木质素

但是，木质素改性脲醛树脂主要应用于木材胶黏剂中，对竹层积材胶合性能的影响鲜有报道，基材的组织构造和胶黏剂种类都会影响木基复合材料的胶接性能。

竹材与木材的微观结构不同，不具有木射线等横向组织，胶黏剂在竹材表面的渗透与木材有明显差异，胶合机制也不同。因此，研讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂降低竹层积材游离甲醛的同时，对其胶合界面黏结机制和胶合性能的研讨尤为重要。

南京林业大学刘源松，国度林业局关明杰等以碳化竹片为原料，应用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂，与脲醛树脂胶黏剂共混改性后制备双层竹层积材。讨论了木质素改性UF胶对竹层积材胶合性能及甲醛释放量的影响，并对木质素改性后的竹层积材胶合界面中止微观形貌分析，以期在理论消费中为木质素改性ＵＦ胶作为竹层积材绿色增强添加剂提供依据。

01

 

  材料与方法  

1.1　实验材料与设备

1.2　木质素改性UF胶的制备

1.3　竹层积材的制备

1.4　甲醛释放量测试

1.5　胶层剪切强度测试

1.6　微观形貌分析

02

 

  结果与分析

2.1　木质素添加量对竹层积材甲醛释放量的影响

本实验将木质素添加量和组坯方式作为可变要素，是为了在不同组坯方式下保证其胶合强度，经过增加木质素的添加量降低竹层积材的甲醛释放量。木质素添加量对改性UF胶黏剂所制胶合板甲醛释放量的影响见表2。木质素的参与明显降低了竹层积材的甲醛释放量，各组坯方式的甲醛释放量差距很小，总体表现为青-黄组坯所制竹层积材略高于黄-黄组坯，且甲醛释放量都抵达了GB18580—2001标准规则的E₂级，木质素添加量在20％以上时，抵达或接近E₁ 级。因木质素为多酚类聚合物，含有大量酚羟基，其中，对羟基苯丙烷和愈创木基苯丙烷中的酚羟基既可与游离甲醛反响，又可与羟甲基脲反响。随着木质素含量的增加，参与反响的游离甲醛逐渐增加，在相同施胶量下脲醛树脂胶黏剂的理论用量减小，从而招致竹层积材甲醛释放量的降低。对比3种组坯方式可知，在相同的木质素添加量下，组坯方式关于胶合板甲醛释放量几乎没有影响。

2.2　木质素添加量对竹层积材剪切强度的影响

木质素添加量对不同组坯方式竹层积材剪切强度的影响见图1。随着木质素添加量的增加，竹层积材的剪切强度呈递增趋向，黄-黄组坯和青-黄组坯下剪切强度均在木质素添加量为40％时抵达最大值，分别为7.6和8.0MPa，相比空白组分别进步85％和70％。因此，木质素作为甲醛捕捉剂添加到脲醛树脂胶黏剂中既能降低竹层积材的甲醛释放量，又能大幅增加竹层积材的胶合性能。由图1可知，青-黄组坯的竹层积材胶层剪切强度普遍大于黄-黄组坯。固然竹黄密度低、粗糙度高、表面湿润性好，胶黏剂的渗透才干优于竹青面，但由于脲醛树脂胶内部的聚合强度高于基材强度，实验中的胶接破坏多发作于竹材基体表面而非胶层。因此，在相同施胶工艺下竹层积材剪切强度随着胶接界面强度的进步而进步，青⁃黄组坯下的胶层剪切强度更高。胶黏剂渗透性能对木材胶合强度有积极影响，胶黏剂在材料表面渗透量越大，复合材料胶合性能越好，但这不是独一的影响要素。

2.3　竹节对竹层积材剪切强度的影响

黄-黄组坯下有节组与无节组竹层积材剪切强度见图2。两组试件的剪切强度存在较大差异，在木质素添加量为40％时有节组剪切强度抵达最大值8.5 MPa，相比空白组进步41％。固然竹节的存在影响了竹材的外观和色泽，但由于竹节组织结构的特殊性，进步了有节组试件的局部抗剪强度，增强了有节组试件的抗破坏性，也在一定程度上使试件局部密度大于无节组。因此，在相同木质素添加量下，有节组的胶层剪切强度大于无节组，竹节在一定程度上也具有进步胶合强度的效果。

2.4　胶合界面微观表征

对不同木质素添加量和组坯方式下胶合强度最大组和空白组试件中止胶合界面微观表征，如图3所示，其中，图3f是5种组坯方式下的胶层厚度，每组取10个值。由图3可知，碳化竹材胶合界面被紧缩以致压溃，表面细胞不同程度呈扁平碎片状，胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞，多数为薄壁细胞，而竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在。进入细胞腔的胶黏剂首先沿细胞内壁向木材深处渗透，然后中止内部填充。由图3a和c可知，部分UF胶进入距离界面1～2个导管管孔直径的导管中，极少量UF胶可能经过裂隙进入竹材更深部位的细胞中。而经过图3b、d和e可以明晰地看到，胶黏剂主要渗透至表层被压溃紧缩的扁平状细胞中，因木质素添加量为40％的UF树脂黏度已抵达20Pa·s以上，木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透通道，致使胶黏剂集聚在压溃细胞中，竹片胶合界面构成增厚胶层。同时，胶层混有碳化后的竹材薄壁细胞碎片，构成了以胶为主体的复合增强体系，其强度远大于碳化竹材的基体强度，致使胶合剪切强度增加，这与胶合强度测试结果分歧，从而使得胶黏剂在竹材中构成的胶层厚度大于未添加木质素的胶层（图3f）。无节组坯试件的胶层厚度虽略高于有节试件，但由于竹节的局部剪切强度较高，胶液进入竹节压溃表层后构成密实高强的胶层，增大了胶层剪切强度。

结 论

木质素的参与使竹层积材的甲醛释放量明显降低，在相同的添加量下，各组坯方式所制竹层积材的甲醛释放量差距很小，组坯方式关于甲醛释放量几乎没有影响；随着木质素添加量的增加，黄-黄组坯试件、青-黄组坯试件及有节组坯试件胶层剪切强度逐渐增大，木质素添加量为40％时均抵达最大值；青-黄组坯试件胶层剪切强度普遍优于黄-黄胶合组坯试件，而黄-黄组坯下有节试件的胶层剪切强度大于无节试件。ESEM分析标明，碳化竹材表面易被紧缩压溃，随着木质素添加量的增加，木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透通道，致使胶黏剂集聚在压溃细胞中，竹片胶合界面构成增厚胶层，从而招致胶合剪切强度增加，这与竹层积材的胶合性能测试结果分歧。本实验中木质素的添加量为0％ ～40％，随着木质素添加量的增加，甲醛释放量逐渐降低，胶合强度逐渐进步；但木质素添加量进一步增大时会使胶黏剂渗透性变差；当木质素含量过高时，会构成施胶困难，影响界面胶合，且本钱增大。综合思索，最合适的木质素添加量为40％。为进一步研讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响，今后会对木质素改性脲醛树脂胶黏剂用于原色及漂白竹片的实验中止对比。

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