基于中密度纖維板傳輸特性調控甲醛釋放量

人的一生80-90%時間在室內度過,室內空氣品質影響著人們的生產和生活。但我國裝修廣泛使用的密度板的甲醛污染制約著產業發展以及人們生活品質和生存健康的提高。弄清污染特征,調控其甲醛釋放量是材料界研究的熱點。本文關注中密度纖維板的甲醛污染,基于甲醛傳輸特性探索簡便且經濟的方法對中密度纖維板中的甲醛釋放進行調控。通過研究散發過程、擴散機制歸納中密度纖維板甲醛釋放關鍵特性參數,考察幾種不同調控手段與釋放量間的相關性,再據此設計出一種低釋放量中密度纖維板的方法并生產出低甲醛產品,主要學術貢獻包括如下六個方面：(1)采用密閉環境艙模擬使用條件調查甲醛宏觀傳輸特性。結果表明板邊是中密度纖維板甲醛散發的主要通道,通過封邊,甲醛濃度峰值可以降低52%。此外,甲醛濃度隨環境溫濕度和環境濕度上升而增大,隨板厚或換氣率上升而減小,對指導有效控制中密度纖維板甲醛釋放有重要意義；(2)采用掃描電子顯微鏡調查中密度纖維板甲醛微觀傳輸特性并結合中密度纖維板內甲醛宏微觀孔徑d界線450nm,即10倍分子自由程λ,分別發生菲克和過渡/努森擴散,描繪出中密度纖維板特征單元體,確定宏微觀孔串聯是甲醛的主要傳輸路徑,同時建立了一種宏觀-微觀結構模型,為有效控制中密度纖維板甲醛釋放提供了理論依據；(3)通過檢測中密度纖維板及其原料和過程產品(脲醛膠、木片、施膠纖維等)的甲醛釋放量研究中密度纖維板的初始散發濃度Co,結果表明中密度纖維板所用脲醛樹脂膠是中密度纖維板中甲醛釋放的主要來源,建立了二者間的甲醛濃度線性關系式,通過調控干燥和熱壓工藝可以有效控制中密度纖維板的甲醛釋放量,例如干燥和熱壓工序可使釋放量下降47%和66%,為生產實踐預測和控制中密度纖維板甲醛釋放提供了指導；(4)通過比較不同吸附劑(活性炭纖維、硅烷化AL2o3、SiO2和沸石粉)在中密度纖維板中的甲醛吸附效果研究對中密度纖維板甲醛分離系數Ks的影響效果,結果表明2%硅烷化Al2O3與膠混添后壓制中密度纖維板效果較好,甲醛釋放量降低63%,物理力學性能全部達標,為生產低釋放量中密度纖維板提供了方法和思路；(5)通過比較不同飾面材料(耐磨紙、平衡紙、裝飾紙)和其組合方式以及不同封邊材料(石蠟、聚氯乙烯和鋁箔)研究其對中密度纖維板中甲醛有效擴散系數De的影響效果,結果表明采用100g平衡紙+70g裝飾紙+42g耐磨紙飾面和采用石蠟封邊效果較好,甲醛釋放量分別降低了45%和60%,為優選阻隔材料和生產低釋放量復合木質材料提供了優選方案；(6)理論與實際相結合,通過添加吸附劑設計出一種生產低甲醛釋放量的新方法并生產出了低釋放量產品,甲醛釋放量由0.47mg/L降低到0.25mg/L,降低了47%。通過飾面封邊甲醛釋放量更是降低幅度達95%,產品滿足日本F甲醛釋放限量要求,內結合強度降低0.04Mpa,成本增加1.5-2.5%,產品具有較強的市場競爭力。