（木材科学与技术专业论文）ufmdi混合胶低毒刨花板胶接机理和工艺理论的研究.pdf

摘要 f 在目前世界木材供需矛盾日益突出的情况下，人造板，尤其是刨花板产品具有“阔 的发展前景。而国产刨花板存在的突出问题是游离甲醛释放量严重超标，这个问题已经 引起消费者的普遍关注。根据我国2 0 0 2 年公布的人造板甲醛释放量标准，g b l 8 5 8 0 2 0 0 1 室内装饰裟修材料一人造板及其制品中甲醛释放限量，规定从2 0 0 2 年7 月1 日起 市场上禁止销售不达标产品。新标准规定：采用穿孔萃取法，中密度纤维板、高密度纤 维板、刨花板、定向刨花板甲醛释放量不超过9 r a g 1 0 0 9 ，为e 1 级，可直接用于室内； 不超过3 0 m g 1 0 0 9 为e 2 级，必须饰面处理后方可用于室内。我国人造板行业正面临严 峻的考验。 本篇论文题目的确定与实际生产需要密切相关，着眼于当前急需解决的刨花板甲醛 释放量超标问题，突破传统观点利方法，独辟蹊径，以全新的思维理念开发出一条降醛 捷径，取得77 m g 1 0 0 9 甲醛释放量的良好效果，完全符合e l 级板标准的要求。同时， 刨花板的物理力学性能，尤其是耐水性得到改善，具有重大实用意义和推广价值。，、 作者借助先进的分析手段，取得大量实测数据，以严谨的逻辑推理对u f 树脂、可乳 化m i ) i 和木材三者之间的结合机理做了详细论述，从分子水平上解释混合胶刨花板游离 甲醛释放量降低、物理力学性能提高的原因。证明m d i 在u f 树脂与木材之间架起化学连 接的桥梁，改变了u f 树脂与木材之间的结合关系。m d i 在混合胶中起到偶联剂的作川， 直接参与u f 树脂的固化，而不仅仅是促进作用，从理论上阐明u f 树脂之所以能在非酸性 条件下快速固化并获得优秀性能的原因，理论上具有突破性进展。 整篇论文系统地研究了u f - m d i 混合胶低游离甲醛刨花板，以廉价易得的市售u f 树 脂和。1 , 1 能优良的可乳化m d i 为基本原材料，通过m d i 的参与改变u f 胶固化机理，减少 u f 树脂的用量，达到火幅度降低刨花板游离甲醛释放量，并保障板材具有优良的物理力 学性能的目的。研究出混合胶的适宜t ：i w 目0 、施胶方法平热压条件，兼顾甲醛释放量和刨 花板性能。 通过刨花板性能测试和d s c 分析，作者认为酸性吲化荆对混合胶的施胶方式有影 响。f 在选定的u f ：m d i = 6 ：1 条4 , 1 ：- f ，使刨花板性能由强到弱的施胶方式依次为： u f 与m d i 混合后施胶，不加氯化铵 u f 与m d l 分别施胶，u f 里加氯化铵 u f 与 m d l 分别施胶，u f 里不加氯化铵 u f 与m d i 混合后施胶，加氯化铵 在、混合胶里加阎化剂会抑制m d i 的问化，但当u f ：m d i = 9 ：1 时，加化剂的刨 花板性能较蚶。混合胶在常温f 放置1 h 后有反应迹象，席注意胶的稳定性问题，尽鸟i ：在 1 h 之内将胶喷到刨花上。 确认u f ：m d i = 6 ：1 是比较适宜的混合胶比例，热压最佳条什为1 7 5 、45 m in 。 此刚，刨花板性能达到国家标准a 类刨花板一等品要求，与u f 树脂刨花板相比，2 h 吸 水厚度膨胀率降低，耐沸冰灶得剑提高。游离甲醉释放苗人幅度r 降，j , j77 n l g 】0 0 r ， 符合e l 级刨花板要求。月 溉仓胶刨花板的性能与密度之间具有较强的相天性，一次多项武关系，所能达剑 的最低密度以o 6 3 9 c m 3 为宜，可保障其性能达剑国标一等品要求。 t 板坯含水率在1 0 1 4 i t j ，对刨花板性能没有影响；含水率提高到1 7 ，对刨花板 性能有不利影响，而且热压过程中易发生鼓泡现象。含水率升高，刨花板的甲醛释放量 增大。因此，板坯含水率一般不应超过1 4 。 在15 5 和1 7 5 温度f 试验的结果都表明，热压时间为4 5 m i n 时刨花板的性能最 好。热压删间为3 m i n 虽然能够提高生产率，但胶粘剂周化不完全，甲醛释放量增大； 热压时间6 m i n 将使刨花板产生降解。提高热压温度有利丁降低刨花板甲醛释放量，但 热压时间不宜过长。 借助d s c 、n m r 、d m a 和f t i r 等分析手段，揭示了u f 胶、m d i 利木材三者 之间的结合方式。 利用红外和d s c 分析，否定了水与m d i 先发生反应、u f 树脂先发生缩聚反应和 m d i 发生自聚反应的可能，证明m d i 在热压早期即开始与u f 树脂发生反应，并在此反 应进行了定时间后，才有其它类型反应相继发生。水与m d i 的反应开始得晚，速度也 比较慢，对，m d i 不会产生严重钝化作用。从理论上证明m d i 能够与u f 胶混合应用的 可行性。) u f 树脂胶对木材分子运动的影响不大，而m d i 对木材分子运动有显著影响。研究 发现二者混合后，u f 胶在非酸性条件下达到良好而快速固化，其主要原因是d m i 的介 入。m d i 起到偶联剂的作用，一方面与树脂中的羟基、氨基等基团反应，另一方面与木 材中的羟基和水反应，在u f 树脂和木材之间架起化学连接的桥梁。由于m d i 的参与， 固化后u f 树脂与木材之间形成了稳定的酯、亚甲基等化学键结合，而不稳定的醚键平 羟甲基明显减少，从而使刨花板性能得到改善，甲醛释放量大幅度降低。这是可以利用 u f - m d t 混合胶制造e 1 级刨花板的根本原因。 研究中所做宏观测试数据与微观分析结果，前后相符。应用u f ：m d i = 6 ：l 的混合胶， 在1 7 5 c 、45 m i n 热压条件下制造刨花板，其游离甲醛释放量完全符合e 1 级刨花板的 规定，且耐水性得到明显改善。f 同时，在理论上发现和论证了产生上述结果的原n ，明 确阐述了u f m d i 混合胶刨花板的结合机理。达到预期研究目的，所取得的研究成果 将为我国刨花板及人造板行业的发展开辟新的方向。 百 关键词： u f n d i 混合胶甲醛释放量e 1 级刨花板施胶方式结合机理偶联剂化学键 a b s t r a c t p a r t i c l e b o a r di sap r o m i s e dp r o d u c td u et ot h el a r g eq u a n t i t yr e q u i r e m e n to f w o o d i n t h ew o r d n o wt h em a i np r o b l e mo fc h i n e s ep a r t i c l e b o a r di st h a tf r e ef o r m a l d e h y d e e m i s s i o ne x c e e d st h es t a n d a r dv a l u e s e r i o u s l y a c c o r d i n g t ot h en e w c r i t e r i a ， g b i b 5 8 0 2 0 0 1 ，f o r m a l d e h y d e e m i t t e df r o me 1g r a d e dc o m p o s i t es h o u l d n tb em o r et h a n 9 m g 10 0 9 c h i n e s ec o m p o s i t ei n d u s t r yi ss t a n d i n g as e v e r et e s t t h i sa r t i c l ec o n t r i b u t e st ol o wf - e m i s s i o np a r t i c l e b o a r ds t u d y ，w h i c hi sc l o s e l y r e l a t e dw i t hp r a c t i c e t h ea u t h o rd e v e l o p e dau n i q u em e t h o dt od e c r e a s ef e m i s s i o n s h a r p l y t h eb e s t r e s u l tc o u l db e7 7 m g 1 0 0 9 ，m e e t i n ge 1 r e q u i r e m e n t i n a d d i t i o n ， e x c e l l e n tp h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r l i e sa r ea l s oe n s u r e d i nr e s e a r c h ，m o d e ma n a l y s i se q u i p m e n ta r eu s e dt oh e l ps t u d y a u t h o re x p l a i n st h e b o n d i n gm e c h a n i s m b e t w e e nu em d ia n dw o o d ，a n df i n d st h ec a u s eo fl - e m i s s i o na n d h i g hp h y s i c a lp r o p e r t i e so nm o l e c u l a rl e v e l m d ia c t sa sa nc o u p l i n ga g e n tb yw h i c h w o o di sc h e m i c a l l yl i n k e dw i t hu f t h i si sw h yu fc o u l dc u r ei nn o n a c i dc o n d i t i o n b a s e do np r o p e r t i e st e s tr e s u l t sa n dd s c a n a l y s i s ，w et h i n ka c i dc u r i n ga g e n t a f f e c t s m i x i n gw a y w h e nu f ：m d i = 6 ：1 ，p r o p e r t i e s i no r d e ra r el i s t e da sf o l l o w ： s p r a y i n gm i x e du f - m d lw i t h o u tn h 4 c 1 s e p a r a t e l ys p r a y i n gm d i a n du fw i t h n h 4 c i s e p a r a t e l ys p r a y i n gm d i a n du fw i t h o u tn h 4 c i s p r a y i n gm i x e du f m d l w i t hn h 4 c i b u tw h e nu f ：m d i = 9 ：1 ，n h 4 c ii sn e c e s s a r yt ob ea d d e d c o n s i d e r i n gs t a b i l i t ym i x e d a d h e s i v es h o u l db es p r a y e do n p a r t i c l e sw i t h i nl h t h r o u g hc o m p a r i s o nu f ：m d i = 6 ：1i sc o n s i d e r e das u i t a b l er a t i oa n d w a t e rr e p e l l e n ti s s t i l ln e e d e da d d i n g p a r t i c l e b o a r di nt h i sp r o p o r t i o ni s q u a l i f i e dt os t a n d a r d ，t h i c k n e s s s w e l l i n ga n da n t ib o i l i n gi ss h a r p l yi m p r o v e dc o m p a r e w i t hu f p a n i c l e b o a r d p r o p e r t i e sa r ec l o s e l yr e l a t e dw i t hp a r t i c l e b o a r dd e n s i t yi np o l y n o m i a l t h el o w e s t d e n s i t ys h o u l d n tb es m a l l e rt h a no 6 3 e , c i n i no r d e r t oe n s u r eq u a l i f i e dp r o p e r l i e s p a tm o i s t u r ec o n t e n t ( m c ) d o e s n ta f f e c tp r o p e r t i e sb e t w e e n1 0 1 4 ，b u th a v e a d v e r s ea f f e c tw h e nm cu pt o1 7 i na d d i t i o n ，b l i s t e r a p p a r a n t i nh o t p r e s s i n g f e m i s s i o ni n c r e a s e sw i t hm ci n c r e a s e s s u i t a b l em cs h o u l d n tb em o r et h a n1 4 a su f p a r t i c l e b o a r d p r o p e r t i e sa r eb e s tw h e n h o tp r e s s e df o r45 m i na t1 7 5 c t h o u 【g h3 m i ni sb e n e f i c i a l t op r o d u c t i o n ，c o r i n gi sn o te n o u g h ；6 m i ni st o ol o n gd e d u c i n gp a r t i c l e b o a r dd e t e r i o r a t i o n b o t h3 r a i na n d6 m i nr e s u l ti ni n c r e a s e df e m i s s i o n c o m p a r i n gw i t h u fp a r t i c l e b o a r d ，f - e m i s s i o no fm i x e dp a r t i c l e b o a r dd e c r e a s e s s h a r p l y p r o l o n g e dp r e s s i n gt i m ec o u l dr e d u c ef - e m i s s i o n ，b u ts h o u l d n tb et o ol o n g w h e nu f ：m d i = 6 ：1 f e m i s s i o nm e e t se 1s t a n d a r du n d e r1 7 5 t e m p e r a t u r ea n dp r e s s e d f o r45 m i n t h e nf e m i s s i o ni s7 7 m g 1o o g s u p p o r t e db ym u l t i p l ea n a l y s i sm e t h o d ss u c i la sd s c 、n m r 、d m a 利f t _ i r w e f o u n db o n d i n gm e c h a n i s mb e t w e e nuf m d ia n dw o o d u fa f f e c t sw o o dm o l e c u l e m o v e m e n ta1 i t t l e w h i l em d la f f e c t sl a r g e l y i nm i x e da d h e s i v e m d ia c t e da sa c o u p l ea g e n tb e c a u s e i tr e a c t sw i t hu fa n dw o o d a n d1 i n k su fw i t hw o o db yc h e m i c a lb o n d i n g s t a b l e c o o ra n d c h 2 _ i n c r e a s ea n d - c - o - c 一- n h 2 ，c h 2 0 hd e c r e a s ed u et om d ip a r t i c i p a t i o ns op r o p e r t i e sa r ei m p r o v e d a n df e m i s s i o nd e c r e a s e s m d i b e g i n st o r e a c tw i t hw a t e ra f t e ru fr e a c t e dw i t hm d if o r3 0 a n dr a t ei s s l o w e rt h a n1 a t t e ts ow a t e rc o u l d n tb l u n tm d i i ns h o r t , w h e nu f ：m d i = 6 ：1 ，h o t p r e s su n d e r1 7 5 f o r 4 5 m i n ，t h e p a r t i c l e b o a r d e e m i s s i o nq u a l i f i e de lr e q u i r e m e n ta n da n t i h y g r o s c o p i c i t yi sb e t t e rt h a nu f u t i l i z i n g u f m d im i x e da d h e s i v ef o re 1 p a r t i c l e b o a r di s a ne f f e c t i v em e t h o da n dt h er e s e a r c h h a v et h e o r e t i c a lm e a n i n gb a s e do n d i s c u s s i n gb o n d i n gm e c h a n i s m k e y w o r d s ： u f - m dm i x e da d h e s i v e f o r m n d e h y d ee m i s s i o n e 1p a r t i c l e b o a r d b l e n d i n gm e t h o d c o u p l ea g e n tb o n d i n gm e c h a n i s m c h e m i c a lb o n d 旦! 二坚2 1 望鱼壁堡耋型垄堡堕堡! ! 墨塑王兰型堡堕竺壅 一1 1 综述 1 1 世界木材工业发展状况 木材是一种再生性资源，与石油、钢铁等非再生性资源相比，木材加工是一种虽具 可持续发展能力的产业。据统计，世界石油资源只够开采4 6 年，天然气6 6 年，铜3 3 年，煤2 3 0 年，只有木材，通过森林培育，可以永续利用”j 。国内外专家学者已多次论 述过，木材在钢铁、水泥、木材和塑料四大材料中具有独特的性能。第一：木材是四大 材料中唯一可再生资源；第二，木材的开发利用对环境的不利影响和能源消耗远小于其 它三种材料。第三，木材废弃后，回收和处理容易，可以多次再用。因此，在四大材料 中应尽量多利用木材。事实已经证明，木材是地球上规模最大、对环境最友好的可再生 资源，哪个国家把这项资源开发利用得好，哪个国家就取得了一个发展和致富的最大优 势。现在的主要发达国家无不拥有发达的林业和木材工业，大量生产木材，大量使用木 材【“。 木材作为基本原材料其自身的优异性能主要体现在：1 重量轻、强度高、吸音、绝 缘、纹理优美及色调柔和，是建筑、室内装饰和家具制造的首选材料；2 纤维含量高、 质量好，是造纸及人造丝的重要原料；3 加t 容易，是加工能耗最低的原材料i j j 。 随着经济的发展和人口的增加，世界林产品的需求不断增妖。在过去2 0 年中，引人 注目的变化是( 1 ) 锯材消费量增长停滞。其原因是：生产锯材所需的大径级优质原木日 渐短缺，其供应也受到要求保护天然林和环保方面的压力：同时，锯材还受到利润比较 高的胶合板的竞争；锯材消耗量大的地区，如北美、欧洲等地，其人均消费量已经饱和； 在主要木材生产国，鼓励用锯材生产增值产品，包括加工成细术工制品、家具、装饰材 刳等。( 2 ) 人造板增长迅速。7 0 年代，人造板消费量仅为锯材的1 7 ，1 9 9 0 年增加到 2 4 ，1 9 9 4 年增加到3 0 。自7 0 年代起，世界人造板消费量以年均3 的速度增艮，1 9 9 4 年达到1 2 6 亿m 3 ，2 0 0 0 年达到约15 4 亿i - 1 3 。胶合扳消费量在人造板中的比重从7 0 年 代的4 8 下降到9 0 年代的4 0 ，到2 0 0 0 年降到约3 i 。与此相反，世界刨花板埘昔 逐年上升，年消费量1 9 9 8 年为4 6 0 0 万m 3 ，到2 0 0 0 年约i 坷世界人造板总消费量的3 7 ， 成为最主要的人造板产品。欧洲1 9 9 6 年的产量为2 7 8 9 万m 3 ，已1 1 i 欧洲人造板产量的 3 4 。表1 1 列出了1 9 9 6 年世界各国人造板产量，从中也可以看出，刨花扳所r i i 比例最 人，约达4 4 5 。这一变化与世界森林资源质量和数量的减少密切相关1 4 j 。 !查j ! 丛些查堂堡主兰垡堡壅 表1 11 9 9 6 年世界人造板产量( 万m 3 ) 2 11 ：! ：! 唑：唑! ! ! ! ：! ! 唑! ：! ! 竺竺型! ：! ! ! ! ! ! ! 兰! ! 生一 名次总产量胶合扳 单扳 刨花板纤维板硬质纤维板 m d f软质纤维板 美困3 9 0 3美国】6 9 8r 来西1 8 0 美国】5 5 6美国6 4 2美国15 6 美国2 0 6美圜2 8 0 中国15 3 5印尼9 5 8加拿大5 0 德国8 2 8中国2 1 6中国1 3 4 德国7 1r 本6 4 德国| 0 4 3日本4 4 2意大剥5 0 加拿大6 7 6 日本1 0 9德国8 0 中羁7 0加拿大t 3 印尼1 0 l3中国8 4 6德国3 9 中国4 6 4德国9 0独联体7 3意大利7 0新西兰1 4 加拿大7 7 7马来西亚4 1 0巴西3 0 法国3 0 3加拿大6 9巴西6 4德国5 7瑞典1 4 日本7 0 5加拿大1 8 1臼本2 4 比利时，意大利8 2西班牙5 5西班牙5 0 中国1 2 卢森堡2 4 5 巴西1 9 0科特地瓦2 2意丈利2 2 1 巴西7 0 韩田9 7厄瓜多尔1 7英国2 1 2波兰6 5 独联体9 3蚕由瑞拉1 3西班牙1 9 8 韩固6 1 芬兰8 7中围9波兰】6 4独联体6 0 5 5 8 16 1 】6 6 5 22 0 9 5 波兰3 2 日本4 5 法国1 2 意大利1 0 英国4 2挪威l i 新西兰4 l 巴西6 法匿3 7印尼s 马来西亚3 比利刚 卢森堡5 5 1 3 在过去的2 0 年里，木材工业在许多国家的经济中发了重作用。但与此同时，由于 土地占用、毁林开荒、非法采伐等原因，极大地减少了森林资源。一些国家的热带雨林 资源几乎完全消失。据联合国粮农组织统计，1 9 9 5 年世界森林面积为3 4 5 4 亿h m 2 ，其 中发达国家1 4 9 3 h m 2 ，发展中国家1 9 6 1 h m 2 。在1 9 9 0 1 9 9 5 年期间，世界森林面积减 少5 6 3 0 万h m 2 ( 其中发展中国家减少6 5 1 0 万h m 2 ，发达国家增加8 8 0 万h m 2 ) 。发展中 国家天然林破坏比较严重，在1 9 8 0 1 9 9 0 年期间减少1 5 5 0 万h m 2 ，1 9 9 0 1 9 9 5 年期间 减少1 3 7 0 万h m 2 。特别是弧洲、非洲和中南美洲热带森林破坏严重，过去曾经大量出 口木材的非洲国家已经变为进口国。北荚和原苏联作为世界最重要的针叶材供应地，2 3 的森林资源面临数量和质量的下降，而且采伐的经济性和对未来环境可能造成的影响迫 使人们不得不重新考虑利用这些森林资源可行性。在美国和加拿大，特别是在西部，反 对利用森林资源的呼声也在增加，预计这些地区未来天然林的采伐量将会减少。在皿洲， 特别是东南亚，面临热带森林利j = j 与环境保护冲突的问题。进一步利用瓶马逊流域森林 也存在同样的问题，采伐量将下降，而不是上升。非洲禾世界其它地区森林采伐量的增 加将是有限的。如果考虑到生物多样性和保护濒危物种的需要，天然林采伐量将会进一 步减少。冈此，只能通过天然林更新和建立更多的人i 林来维持或增加水材的供给。 目前，很多国家都将营造速生人林f 1 ：为发展林业、保护环境利弥补小卡j 短缺的有 嫩途径，如表1 2 所示1 4 】，人1 ：林在1 。业用利中发挥了重要作埘。 警篡来国太班马法意西 7 8 9 m ! ! 二坚型塑鱼壁堡童型垄堡堕堡! ! 墨塑王苎型笙塑型窒一三 表1 2 世界工业人工林的作用 t a h i e1 。2 p r o p o r t i o no f f a s tg r o w t hf o r e s ti ns o m ec o u n t r i e s 国家 占全国森林面积( ) 占全国工业用才产量( ) 在木材供给不足，市场需求增大的形势下，开展木材综合利用，提高木材利用率显 得尤为重要。木材综合利用的主要途径之一是生产人造板，这也是世界各国公认的对策。 制造多种类型的人造板可以充分合理地利用木材及其剩余物，获得水材代用品，减少采 伐量，达到间接增加木材产量的目的，起到保护森林资源和生态环境的作用。 1 2 我国木材工业发展状况预测 根据第五次森林资源清查结果，我国森林面积为l 亿5 8 9 4 万h m 2 ，人均森林面积 0 1 2 8h m 2 ，相当于世界人均0 6h m 2 的2 1 3 。全国活立木蓄积量为8 7 8 6 万m 3 ，人均 蓄积量9 6m 3 ，相当于世界人均蓄积量7 2m 3 的1 3 3 。而且森林资源地区分布不均匀， 材质- 卜降【3 】。与世界林业发展形式类似，过度的森林采伐对我国自然环境的也造成相当 大的破坏，并产生严重后果。例如，由于长江上游大规模砍伐森林，生态平衡被破坏， 每降暴雨，泥石流、山体滑坡等就会接踵而至，使长江流域每年都有数万公顷耕地被夺 走，长江将变成第二个黄河。据统计，1 9 9 8 年我国由于遭受洪涝等自然灾害的直接损失 超过1 6 6 6 亿元，受灾面积0 2 1 2 万h m 2 ，受灾人员22 3 亿”j 。 严峻的事实促使国家采取了果断措施，以防止我国生态环境进一步恶化。从1 9 9 8 年起，我国开始实施天然林保护j j 程，到2 0 0 0 年，对重点地区划为生态保护医的林业刚 地，完全禁i r 采伐，大幅度调减一般生态保护区的采伐鼙；木本j 产鼙由1 9 9 7 年的3 3 5 55 万m 3 调减到1 7 5 54 万m 3 。这情况增大了我国水利供需矛盾。 有资料显示，我国全年耗木材2 5 亿m 3 ，每年还耗资3 0 亿美元进口术材和林产品 弥补不足。我国可采伐利用的成过熟林只有1 4 1 5 亿m ，按目前消耗水平只能维持5 6 年，优质火径材断档局面年以避免：我国人工林面积虽然已达3 1 4 0 万h m 2 ，居世界首 位，但平均每h m 2 蓄积量只有3 3 3 m 3 ，仅为世界平均水平的1 3 。据有天方面预测，剑 2 0 0 0 2 0 1 0 年我国小材最低需求颦为2 亿m ，桶时爪材缺口可达6 0 0 0 万m m “j 。 解决我国水材供需缺口的途径无j f 两条，一是增加供给耸，_ 二是竹约代用术丰才”j 。 由u j 可开发利j j 的森林蓄积掇逐年减少，我国的森林资源结构发生了很人变化，出现r 所谓的“二多三少”，即原始森林越来越少，人l ：林越来越多；人径级林术越米越少，小 4 东北林业火学博十学位论文 径级林木越来越多；珍贵、优质、便材林越来越少，而速生、低质、软材林越来越多m j 。 面对现有森林资源状况，增加供给量，即增加木材产量和木材进口，是不可取的；而节 约代用木材却具有巨大的潜力，是当前乃至今后相当长时期内解决我国木材供需矛盾的 有效途径i ”。 节约代用木材极大地促进了人造板工业的发展，人造板是木材工业的主要产品，能 在广泛的领域顶替实体木材的使用，已成为林业产业体系的重要支柱p j 。改革开放以来， 我国国民经济呈持续、高速、稳定的增长，国内房地产业、建筑装饰业、家具产业的高 速发展和人民生活水平大幅度提高，促进了我国人造板工业的快速发展，每年以1 6 的 速度增长1 9 j 。根据第三次全国工业普查数据计算，1 9 9 5 年全国人造板生产总量已达到 1 6 8 46 万m m ”，是1 9 8 5 年产量的十倍，仅次于美国而跃居世界第二位pj 。表1 3 列出 了我国近二十年来人造板的生产量，从中可以看出，人造板生产得到了迅猛发展，1 9 9 9 年人造板总产量与锯材产量基本持平。 表1 3 中国主要林产品生产量( 万i n 3 ) 1 1 0 1 t n b l e l - 3m a i nf o r e s ti n d u s t r yp r o d u c t i o ni nc h i n o ( 1 0 x t h o u s a n dm 3 ) 2 0 0 0 年全国水质人造板产量达到2 0 0 1 6 6 万m 3 ，仍保持世界第二位。至丁人造板顶 替水材而增加供给能力的数额，虽然薄胶合扳和硬质纤维板每l m 3 产品能顶替5 m 3 的木 材使_ 【 j ，但中密度纤维板和刨花板一般厚度为8 1 6 r a m ，冈而从总量上按每i m 3 顶替3 m 3 小材计算为宜。即由人造板生产而增加的木材产品供给能力到2 0 1 0 年为7 5 8 1 万i n 叩】。 陈绪雨i 对我国人造板消费和产量也作出预测，如表1 - 4 6 1 所示，需求鲑和生产茸：之问存在 巨人差距。 u f m d i 混合胶低毒刨花板胶接机理和工艺理论的研究 5 表1 4 中国人造板产量和消费量的预测 t a b l e l - 4e s t i m a t e dc o m p o s i t ep r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o ni n2 0 0 5a n d2 0 1 0 产品项目单位 2 0 0 52 0 1 0 胶合板 单板 刨花板 m d f o s b 硬质纤维板 软质纤维板 单板层积末j 人造板总h 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进口 出口 消费 生产 进 出口 消赞 生产 进1 消费 1 3 4 7 0 1 0 5 0 0 3 0 5 0 8 0 5 8 0 8 0 5 2 0 2 0 1 0 9 2 0 8 9 2 0 2 2 0 0 2 0 0 3 5 0 0 2 9 0 0 8 0 0 2 0 0 3 0 0 1 5 0 1 5 0 0 1 9 0 0 j 9 0 0 5 0 5 0 2 5 0 0 2 8 0 3 0 3 2 0 15 0 17 0 3 1 2 4 0 生产1 0 0 0 m 3 2 4 6 0 ( 31 3 8 0 o o 如如o如如o o o o o o o o o 墓| m啪桃舳嘲鲫鲫如m m m姗铘枷姗鲫姗姗。渤如如姗。姗如姗姗删 m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m 州 吖 m 盯 m m 吖 m m 盯 m 麓| l 淼淼l l ll麓躲淼嬲ll慕ll l l l l 器 ；i i i j i j；l i， 6 东北林业人学博士学位论文 改革开放以来，尽管我国人造板工业了长足的发展，但人均年占有量仅为o o 】4 m 3 ， 相当于世界人均消费量的5 8 ( 世界人均消费量为o 0 2 4m 3 ) 。根据专家预测，到2 0 1 0 年我国家具行业每年将需生产家具7 亿件，消耗木材3 0 0 0 万m ，按其中4 0 使用人造 板计，每年消耗人造板1 2 0 0 万m 3 ；建筑业( 含装饰) 预计每年需建1 4 亿m 2 ，如果其 中有2 5 使用人造板，则每年消耗在建筑上的人造板可达18 0 0 2 0 0 0 万m 3 。结合我国 森林资源中用材林的天然林资源，特别是成过熟林濒临枯竭的态势来看，我国人造板工 业仍有很大的发展空间9 j 。 1 3 刨花板生产状况及市场预测 刨花板是人造板生产的重要品种，与胶合板和纤维板相比，它具有原材料来源广泛、 产品用途多样、生产过程中能耗低、污染少、建厂投资少、投资效益高的特点。我国的 刨花板诞生于2 0 世纪5 0 年代末期，经过4 0 余年的发展已经具备定规模。从2 0 世纪 8 0 年代以来，陆续引进了1 0 余刨花板生产线。在消化、吸收国外先进技术的基础上， 己能白行制造成套生产设备，多数企业已达到国际上8 0 年代初期技术水平。近几年引进 的大型生产线及新产品项目，均具备8 0 年代末期9 0 年代初期的国际水平。近2 0 年来， 刨花板的发展没有大起大落的情况，即使面对中密度纤维板的强烈冲击也依然稳步地发 展。从1 9 7 7 年到1 9 9 4 年的1 8 年间，我国刨花板产量平均以2 5 3 3 的速度递增口j 。从 表3 中数据看，1 9 9 9 年的产量又比1 9 9 4 年增加了7 3 万m 。全国现有5 5 0 个刨花板生 产企业，其中生产能力达1 0 万m 。的企业有1 家；年生产能力达5 万m 3 以上的企业有 1 7 家：年生产能力超过1 万m 5 的企业共有1 2 0 家：其产量占刨花板总产量的6 2 。刨 花板作为一种用途广泛的人造板材，在我国一直是具有发展前景的产品【9 】。 我国刨花板产量虽然逐年递增，刨花板生产能力和实际产蜀也已具备了一定规模， 但产量依然很低，整体水平与世界先进水平差距仍很大，人均水平就更微不足道了。目 前全世界每千人刨花板拥有量为1 0 3 4 m 3 ，我国仅为o 4 m 3 ，不及世界水平的4 w 我国 刨花板主要应用在家具和建筑行业，从表1 5 和表1 - 6 数据可以看出，我国刨花板的应 用范围是极其有限的。到1 9 9 5 年，家具和非结构型的室内装修用人造板仍，i 。人造板总产 量的5 0 6 0 ，而崩在建筑业上还不到1 5 ，与发达国家相比有明显差距。直至目前， 这状况仍无多大改变。其主要原因是由于目前生产的刨花板的质量无法满足建筑、运 输、包装等行业材料要求。根据濮安彬博七利用龚珀兹( g o m p a r t z ) 曲线法对刨花板市 场的研究，刨花板这种产品的生命刚刚由成长期过渡到成熟期，也就是说处在成熟期的 开始阶段，市场需求十分巨人p j 。 旦! ：翌旦! 堡垒堕堡堂型垄堡鉴堡! ! 型塑王苎堡垒塑型窒 一 一2 表1 51 9 8 5 年各国刨花板应用情况( ) t a b l e l 一5u t i l i z a t i o no fp a r t i e l e b o a r di n1 9 8 5 序号国别 建筑家具 运输包城其它 德国 法国 意大利 英国 瑞典 美国 加拿大 日本 1 o8 22 1 4 刨花板产品存在的问题及甲醛的严重危害 目前，我国刨花板质量还存在一定问题，根据国家人造板质量监督检测中心对刨花 板产品质量抽查，得出结论：甲醛释放量、吸水厚度膨胀率仍是国产刨花板质鼙的薄弱 环节。很大一部分产品甲醛释放量在3 5 6 0 r a g l o o g ，有的甚至达到7 0 8 0 r n g 1 0 0 2 ， 极少数j ：厂可达到9 m g ，1 0 0 9 以r 。可见，甲醛释放嚣超标是个严重问题。由1 ：刨花板 绝人部分用丁家具和室内装修，频繁地出现在居住、办公和其它公共场所，与人l t 生活 密切相关。从刨花板里散发出的游离甲醛对室内空气造成的污染，严重危及消费者的身 体健康，被称为“隐形杀手”。这一问题已经引起上至中央，卜i 至地方以及r 人消费者的 普遍重视。 室内空气质量的概念是2 0 世纪7 0 年代后期在一些阳方国家出现的。当时山t 侈约 能源的考虑，建筑物的气密性人火提高，由此带来室内通风率不足，致使室内空气污染 5 ， ， o髓：，0 m ”弛 2 3盼如，弧“如m 2 4 ”黔弱”叭 东北林业大学博| 二学位论文 事件频频发生。一些人出现头痛、干咳、皮肤干燥发痒、头晕恶心、注意力难以集中和 对气味敏感等症状，这一被称为“致病建筑综合症”的状况在很多国家都有发生，备发 达国家在这方面都有着惨痛的教训i 。 一项分析报告显示，美国在1 2 0 万商业建筑物中有2 5 0 0 万工作人员患“致病建筑 综合症”。美国一个历时5 年的专题调查发现，许多民用和商用建筑，室内的空气污染程 度是室外的2 至5 倍，有的甚至超过1 0 0 倍。日本约有3 0 的住宅因为使用有害的化学 物质而引发“新居综合症”。在英国、西班牙、澳火利亚、美国以及其他工业发达国家都 曾暴发困室内空气污染引起的军团病，并导致大量人员死亡。根据国际卫生组织估计， 在新建和改建的建筑物中，约有3 0 是致病建筑。2 0 世纪9 0 年代，欧美发达国家开始 对室内环境质量制定相应标准。 我国目前的室内空气质量状况也不容乐观。2 0 0 年北京市卫生局对部分住宅区和写 字楼的抽检表明，新装修后居室甲醛含量普遍超标，最高者竟超标7 3 倍! 北京某儿童医院在接诊白血病患儿时，对其家庭居住环境进行了调查，发现多数小 患者家中近半年之内曾经进行过居室装修，而且大多是豪华装修。 天津市卫生防病中心调查监测了新建及新装修的幼儿园、写字楼、家庭居室等1 8 0 余户近3 万平方米的建筑，发现室内空气质量合格率仅为3 47 。其中，在不合格的室 内空气中，氨的污染最为严重，超标率为5 6 9 ，测得的最高值超过国家控制标准的6 2 8 倍，平均超标3 6 5 倍；甲醛的超标率为2 7 8 ，苯系物( 甲苯、二甲苯等) 超标率为1 4 6 。 2 0 0 1 年5 月，国家质检总局针对消费者反映较大的木制家具污染室内环境问题，抽 查了北京、上海、广东、浙江、江苏、福建、河北七省市8 7 家生产企业的8 7 种水制家 具产品，产品合格率仅为6 4 4 。 更为严重的是，许多星级大酒店通风完全采用空调循环系统，客房窗户是全密封的， 客人入住后，开窗呼吸新鲜空气的要求都难以达到；许多餐馆装修豪华，但窗户是假的， 只是一个造型，通风完全靠排气扇，使得室内烟气、酒气难以消散：在家庭装修中，塑 钢窗等新材料的使用，使房间密闭性增加，由此带来通风不畅的问题。 目前对人们健康危害最大是建筑装修材料和室内设施方面的污染，主要来自于三个 方面，一是建筑本身造成的污染，如水泥、砂石浇灌有的加入添加剂，混凝十气块中含 有氡，矿渣砖里有放射性物质；二是装饰装修带来的污染，如扳材、油漆中的甲醛、苯 等，尤其是低档材料污染更为严重；三是家具带米的污染，如板式家具释放甲醋，布艺 沙发喷胶带来苯污染。在上述污染源中，含有挥发性有机化合物达3 0 0 多种，最主要、 最常见、危害最人的5 种污染物质是甲醛、v o c ( 苯及同系物) 、氨、氡及4 i 材本身的 放射性，被称为五大隐形杀手i l “。其中，甲醛排在第一位。 甲醛的分子量为3 0 0 3 ，是最简单的醛化合物，室温f 呈气体。随着科技的进步，人 们对甲醛的认识也不断深入。上世纪的前5 0 年，人们已经知道甲醛是无色有味、有强烈 刺激作川的气体。当空气中的甲醛浓度达到0 15 o 3 m g m 3 时，使人感剑刺激眼睛和叮 吸道粘膜：浓度在2 4 - 3 6 m g m 时，剥呼吸道粘膜起刺激作川，也会刺激皮肤，引起灼 伤；甲醛剧烈中毒会使人失去知觉1 1 ”。 u f m d i 混合胶低毒刨花板胶接机理和丁岂理论的训究 9 6 0 年代，人们又发现甲醛在人体内可分解为甲醇，吸入一定量后会产生麻醉作用， 并己认识到甲醛对中枢神经和视网膜有强烈刺激作用。长期在人造板装修的办公室里办 公，会使人产生头晕、易疲劳、呕吐等症状，通风不良时情况更严重”“。1 9 7 0 年前后， 美国t o x i c o l o g y 化学j ：业研究所的研究结论开始尽人皆知，而在此之前关于甲醛对健康 的影响闽题，人们的注意力主要集中在它对感觉器官的刺激( 眼、鼻、喉) 。通过甲醛 对老鼠影响的研究表明，暴露在高浓度甲醛条件f 的老鼠鼻癌发病率高。实验期间( 2 年) ，1 5 p p m 下几乎有一半的老鼠发生鼻癌，2 15 只老鼠中不受影响的最好状态是仅有 两个肿块；在次一级浓度( 6 p p m ) 下也