提高中密度板尺寸穩定性的方法

提高中密度板尺寸穩定性的方法可以歸納為3個方面：1）對原料，即木纖維進行防水預處理；2）在制備過程中進行處理；3）對成板進行后期防水處理。下面分別對這幾種方法進行介紹。

1、木纖維的預處理

通過物理或化學的方法對施膠前的木纖維原料進行預處理，改善木纖維自身的吸濕性能和塑性，降低由木纖維吸濕膨脹和彈性恢復引起的中密度板尺寸變化。

1)乙酰化處理

乙酰化處理木纖維的原理與乙酰化木材類似，是通過乙酰基置換纖維中的羥基，減少纖維中親水基的數量，達到降低纖維吸水率的效果。而且由乙酰基導人產生的酯化反應不溶物會在微纖絲間隙形成充脹效應，從而達到穩定中密度板尺寸的目的。

中密度板經過乙酰化處理后與未經處理的對照組相比，平衡含水率降低，吸水及吸濕厚度膨脹率降低。除了提高尺寸穩定性外，乙酰化處理木纖維還可以提高中密度板的生物耐久性，經老化試驗后板材表面仍光潔平整，而且乙酰化板材的力學性能也有輕微提升。還有研究者對經過乙酰化的纖維進行臭氧處理，增加乙酰化纖維的熱塑性和內部接觸，使得處理后的中密度板在提高尺寸穩定性的同時力學性能明顯改善。

2)熱處理

木纖維在受熱過程中纖維素和半纖維素都要發生變化，含氧量高的半纖維素較先發生降解，使游離羥基的數量大大減少。熱處理增加了纖維表面的疏水性，增大了板子的接觸角，減少了水分吸收，從而提高了板材的尺寸穩定性。

隨著熱處理時間和溫度的增加，纖維經熱處理后制成的中密度板的前進接觸角和后退接觸角都顯著增加，厚度膨脹和水分吸收率下降，但是，熱處理纖維表面疏水性的改變使得膠黏劑的滲透性和黏合性降低，會導致中密度板的力學強度出現一定程度的下降。

3)納米材料的應用

有研究者將不同質量分數的納米黏土（蒙脫土）作為加強填料加入施膠后的纖維中，不施加任何添加劑，采用兩種熱壓溫度壓制中密度板。納米黏土經熱壓后填充在纖維細胞腔和板材的孔隙中，阻礙了毛細作用產生的水分滲透，顯著降低了板材的厚度膨脹和水分吸收，同時，隨著納米黏土添加量的增加和熱壓溫度的上升，板材的彎曲強度和內結合強度也得到明顯改善。

還有研究者采用溶膠一凝膠法制備硅溶膠和鋁溶膠，通過真空加壓法將溶膠引入楊木纖維細胞壁內進行改性。纖維中的羥基與溶膠粒子上的羥基相互連接后，首先在其緊密結合處形成非晶態核心，生長、沉積并聚合后，在納米空間形成連續、無序的凝膠狀結構，減弱了纖維吸水能力，與未處理的相比，改性處理過的楊木纖維表面很性降低，接觸角增大，板材尺寸穩定性得到明顯提高，此外，經過鋁溶膠處理后的中密度板燃燒時總釋放熱降低，阻燃性能明顯提高。

4)其他預處理方法

李賢軍等引用不同溫度的草酸溶液浸漬處理木片，草酸抽提出了木片中的半纖維素，減弱了木素和纖維素的結合，降低了纖維的吸濕性，使得板材水分吸收和厚度膨脹降低，提高了中密度板的尺寸穩定性和明度，顯著減少了熱磨過程中的能量損耗，但是處理會對板材的內結合強度有負面影響。該研究者還對草酸預處理稻稈纖維板進行了研究，發現經草酸處理的稻稈纖維板尺寸穩定性和內結合強度都有所提高。

2、制備工藝中處理

1)添加防水劑

在制板過程中加入一定量的防水劑或其他藥劑，以提高板材的尺寸穩定性。實際生產中較常用的方法是添加石蠟防水劑。

石蠟可以吸附在纖維表面，部分堵塞纖維之間的空隙，截斷水分流通的渠道；減小水與纖維之間的接觸面積，增大接觸角；部分地遮蓋纖維表面的親水基團，降低纖維的吸濕能力。添加適量石蠟的中密度板吸水／吸濕性能減弱，尺寸穩定性提高。但是，由于石蠟呈油性，會使纖維之間及纖維與膠黏劑之間的膠合作用受到影響，降低中密度板的膠合效果，在一定程度上影響中密度板的力學強度。

目前對石蠟防水劑的研究主要集中在石蠟乳液在中密度板中的分布。影響石蠟分布的因素有：石蠟種類、乳化劑類型,石蠟添加順序-先添加石蠟再添加膠黏劑會使石蠟在板中團聚；而在樹脂后添加或者和樹脂混合添加則能在樹脂一石蠟混合物中保持相對小的液滴。還有研究者對石蠟化學組成和添加量對中密度板性能的影響進行了分析,結果表明，當石蠟添加量大于0.25%時，添加量的增加對中密度板的膨脹率的改善沒有相應的提升；石蠟添加量在0.1%~1%時對板材的力學性能沒有負面影響（0.5%時有增強效果）；隨著板材在水中浸泡時間的增長，石蠟的防水效果逐漸減弱。

2)添加改性膠黏劑

用改性膠黏劑替代傳統的生產工藝中使用的脲醛樹脂膠黏劑生產中密度板，以改善板材的性能。

三聚氰胺改性樹脂中三聚氰胺含量的增加能夠降低所壓制板子的厚度膨脹和水分吸收；用漆酶或改性大豆蛋白膠替代傳統的樹脂膠黏劑生產中密度板，不僅能排除游離甲醛污染問題，而且所制得的板子的尺寸穩定性高于對照組。

3)添加其他物質

馬來聚丙烯蠟在許多研究中被用作木材一聚丙烯復合材料的偶聯劑，其分子結構中含有能與木纖維中羥基反應的官能團，能與木纖維形成共價鍵或氫鍵，從而在纖維表面形成牢固的包覆層。Garcia等將木纖維與馬來聚丙烯蠟混合，壓制中密度板，以改善中密度板的尺寸穩定性。添加了馬來聚丙烯蠟的中密度板水浸后的厚度膨脹和水分吸收大大減少；在80%。50%的相對濕度下的線性膨脹和收縮都有增加，但是相同條件下的厚度膨脹和收縮明顯減少；此外，馬來聚丙烯蠟的添加沒有對板材剖面密度產生影響，還改善了板材的力學性能——隨著添加量的增加，中密度板的MOR和MOE增加；在5%的添加量下，中密度板的內結合強度增加。

還有研究者從廢料回收利用出發，將廢棄的樹脂浸漬裝飾紙、覆面紙裁邊條粉碎或將木質纖維素乙醇生產工藝中的酶水解木素和制漿廢液中提取的硫酸鹽木素經過一定的化學處理添加到纖維原料中，壓制得到的中密度板均具有優于對照組的尺寸穩定性和力學性能。

3、成品板后期處理

對壓制成型的中密度板進行適當的加熱、壓縮、噴涂等后期處理，以改善板材的尺寸穩定性。

對成型的中密度板進行后期熱處理能釋放板內的壓縮應力，促進組成半纖維素的化學成分降解，降低纖維細胞壁的吸濕性，增加纖維素的結晶度，從而降低板材的平衡含水率，提高板材的尺寸穩定性，同時使沒有完全固化的膠黏劑完全固化，增加了纖維間的膠合作用。與未處理的板材相比，經后期熱處理的板材2h吸水厚度膨脹明顯改善，平衡含水率顯著下降，但是由于半纖維素降解過程中產生的可溶性酸會使纖維素等糖類物質解聚，使得處理后板材的MOR和MOE值隨著處理溫度的增加而降低，板材的蠕變性能和明度也受到一定的影響。

還有研究者將反應型有機硅復合防水劑（由有機硅醇鉀和羥甲基化水解聚丙烯酰胺自行反應合成）噴涂到成型后的中密度板表面進行防水處理，反應型防水劑與纖維表面羥基負性界面發生不可逆的化學反應，在板材表面毛細孔內壁形成一層均勻且致密的有機大分子烷基聚硅醚憎水膜，使板材表面與水的接觸角增大，在不改變強度和外觀的前提下有效地提高了板材的尺寸穩定性和防水性能。