植物纤维(包括木质材料纤维和非木质材料纤维)是一种亲水性材料,由植物纤维制成的未经防水处理的纤维板,同样具有很大的吸湿性和吸水性,严重地影响着纤维板尺寸稳定性。纤维板吸湿、吸水后容易变形,强度降低,传热、导电性能增加,易腐蚀,从而大大影响了纤维板的应用范围和使用寿命。为了提高各类纤维板的防水性能,增强其尺寸稳定性,扩大其应用和使用范围,本文就国内外关于
这方面研究的现状作一综述。
1 各类防水剂在纤维板尺寸稳定性研究中的应用 为提高纤维板的防水性能,增强其尺寸稳定性,提高板材整体质量,在制板过程中往往要加入一定量的防水剂。这也是目前国内最常使用的纤维板防水处理方法。实际生产中最常用的防水剂是石蜡。 目前国内使用的各类石蜡防水剂及其机理和应用情况。
1. 1固体和熔融石蜡防水剂 固体和熔融石蜡防水剂及其直施工艺产生于70年代末期。当时国内南方一家纤维板厂由于制备石蜡乳液的原料发生短缺,不得已对施胶工艺进行了大胆的革新尝试,结果取得了出乎预料的较好效果。 固体和熔融石蜡防水剂的施加方式采用的是直接施加的方式。直施工艺是指将憎水性的固体石蜡或通过熔化后得到的熔融石蜡不需用乳化剂乳化而直接施加到板材中。 直施固体和熔融石蜡的附着机理尚无定论,可能是由于石蜡与纤维之间距离达到范德华力作用范围,石蜡分子与纤维之间产生诱导力作用的结果,是物理吸附。 干法中密度纤维板和干法硬质纤维板及少数湿法硬质纤维板生产通常采用直接施蜡法,施加方法分为固态施加法和液态施加法。
1.1.1固态施加法 一般在削片机或热磨机的进料口加入固体石蜡,该法操作简便,不需任何辅助设备,但若控制不当,难以保证与木片同步投入一定的石蜡量,则会影响施胶均匀性,从而可能造成纤维板不同部位的石蜡含量不同,影响板材防水的均匀性。
1.1.2 液态施加法 一般是用石蜡泵把熔化后的石蜡打入热磨机的进料螺旋口处(或热磨机预热缸中),该法施胶效果比较稳定,但液态施加法需要一套熔化和添加设备,投资较高些。 需要说明的是,为了增强板材的憎水性,施加固体和熔融石蜡防水剂时仍然需要加入一定量的硫酸铝。由于固体和熔融石蜡防水剂不需要乳化剂,省去了乳液制备工序,生产成本低,当时这种方法一出现,国内许多人造板厂相继采用。目前国内固体石蜡防水剂主要用于干法纤维板生产中。
1.2 石蜡乳液防水剂
1.2.1 石蜡乳化剂 所谓石蜡乳化剂是指能使一种液体(油)成细小液滴(0.1至数十微米)均匀地分散在另一种液体(水)中的物质,它是一种表面活性剂。表面活性剂一般除具有乳化性能外,还具有润滑、防带电、渗透、分散、增溶、发泡、消泡、洗涤、防腐蚀、润湿及洗涤作用。表面活性剂据其离子类型不同可分为离子型和非离子型,而在离子型表面活性剂中分为阳离子表面活性剂、阴离子表
面活性剂和两性表面活性剂。作为石蜡乳化广泛使用的是阴离子表面活性剂,由于其价格低廉、性能也比较好,因此它的产量至今仍占表面活性剂的绝大部分。
1.2.2 石蜡乳化机理 石蜡是一种内聚力较强的油性有机物质,不溶于水,不能皂化。要使其均匀地分散于水中成为高分散度、均匀、稳定的乳液,就必须借助乳化剂的定向吸附作用,改变其表面张力,并在机械外力作用下形成乳液。乳化剂是两亲性表面活性物质,它们的分子一端亲水,一端亲油,能较大地降低油水界面张力。石蜡在乳化过程中,石蜡液被分散成几微米的小液滴,比表面积激剧增加
,需要一定的能量。除机械外力之外,还要吸收一定的热量。因此石蜡在乳化过程中搅拌速度要快,同时还要加热供给石蜡比表面积增加所需的能量。为使已被分散的蜡滴稳定而不凝聚在一起,还必须借助乳化剂的定向吸附作用,在蜡滴周围形成一层保护膜,亲油基团朝蜡,极性基团朝水。在保护膜即乳化剂分子与蜡滴构成的胶体粒子表面形成双电层。由于双电层的作用,使胶体粒子带电,互相排斥而使乳液稳定,乳化剂的这种作用使原来热力学不稳定体系的乳液可以保持为准稳定体系。一般由阴离子表面活性剂制成的乳液,其胶体粒子带负电,故乳液显碱性。
1.2.3 几种常用的石蜡乳液
1.2.3.1 油酸铵石蜡乳液 油酸铵石蜡乳液是最传统的一种人造板石蜡防水剂。它是以石蜡为原料,用油酸和氨水作为乳化剂制成的乳液。从60年代起就为国内人造板厂所使用,但由于成本较高,污染环境,生产工艺复杂,已逐渐被其它石蜡乳液所取代。
1.2.3.2 妥尔油石蜡乳液
妥尔油(tall oil)又叫塔罗油,它是造纸工业
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