稀土铝酸锶发光材料与刨花热压成型工艺研究

周亚菲　吕蕾　张倩　王齐

摘要：  采用定向刨花板生产工艺，把稀土铝酸锶长余辉发光材料按不同方式、不同比例加入刨花中，通过热压成型，测试加入稀土铝酸锶发光材料的刨花板材发光性能、力学性能，研究刨花-稀土铝酸锶复合发光材料的成型技术。结果表明：稀土铝酸锶与刨花最优混合比例为1∶15；测试成型后的稀土铝酸锶发光刨花板物理力学性能优于GB/T 41715—2022中干燥状态下非承载型定向刨花板；稀土铝酸锶发光刨花板的发光强度在黑暗环境下由高到低再到稳定状态，初步余晖试验在日照3小时后在黑暗环境下余晖效应能达到12小时以上，满足稀土铝酸锶发光刨花板在室内外建筑及各使用领域中的应用效果。

关键词：  定向刨花板；  稀土铝酸锶发光材料；  力学性能；  发光性能

中图分类号：   TS 612 + . 1               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０24）03 － 0058 － 04

Ｓtudy on a Process of Strontium Aluminate and Shavings Press Forming

ZHOU Yafei LYU Lei ZHANG Qian WANG Qi**

（Heilongjiang Wood Science Research Institute，  Heilongjiang Harbin 150081）

Abstract Using the oriented particleboard production process， the rare earth strontium aluminate luminescent material was added into the shavings in different ways and in different proportions. The luminescence and mechanical properties of the shavings board with rare earth strontium aluminate luminescent material were tested. The molding technology of shavings and rare earth strontium aluminate composite luminescent material was studied. The results show that the optimal mixing ratio of strontium aluminate and shavings is 1：15. The physical and mechanical properties of the rare earth strontium aluminate light-emitting particleboard after testing are better than those of the non-load-bearing oriented particleboard in the dry state of GB/T 41715-2022. The luminous intensity of rare earth strontium aluminate luminous particleboard in the dark environment from high to low and then to a stable state， the initial afterglow test after 3 hours of sunshine in the dark environment afterglow effect can reach more than 12 hours， to meet the application effect of rare earth strontium aluminate luminous particleboard in indoor and outdoor buildings and various fields of use.

Key words oriented strand board; rare earth strontium aluminate luminescent material; luminescence properties；mechanical properties

近些年，随着定制家居的迅猛发展，刨花板也随之被大量应用到家居市场，刨花板产业在国内外的发展比较良好，作为以国内市场消费为主、出口为辅的产业，我国刨花板产业在经历了疫情冲击的情况下，仍保持高速增长。我国在多种类刨花板上有很大的进展，如中南林科技大学研究制造的硅酸盐水泥刨花板；中国林业科学研究院木材工业研究所研究制造的中草药释香型刨花板；另外还有一些加入不同材料分别制成具有防火、阻燃以及抗霉防潮等功能性刨花板[ 1 - 5 ]。在刨花板发展的这些大背景下，把稀土铝酸锶发光材料与刨花结合热压成新型刨花板，丰富了刨花板的功能性，增加了人造板的种类，为人造板的高附加值利用拓宽了有效的途径。在此基础上刨花板产品多样性发展势在必行，本研究在原有刨花板基础上加入稀土铝酸锶发光材料，该材料近些年已广泛应用在塑料、橡胶、和纤维中，在服装、玩具、标识、深海照明研究及竹塑发光材料等各领域应用也比较广泛，本研究方法是在刨花板原有产品上进行改性研究，稀土发光刨花板利用稀土铝酸锶发光材料吸收能量转化为光的形式辐射出去，这种特殊发光材料吸光至光的原理，为刨花板材注入稀土发光材料研究奠定了基础，也为刨花板生产企业提供新产品开发提供依据，同時为木质复合材料与稀土发光材料结合应用提供理论依据，此研究的进行对刨花板产品拓展产品性能具有很重要的科学意义，对刨花板产业的良性发展具有一定的科学指导[ 5 - 9 ]。

1 材料与方法

1. 1 试验材料及设备

此次试验用定向刨花板作为发光刨花板基材，故选用杨木刨片，刨片由山东金利刨片机厂提供，刨片长13～14 cm，宽3～4 cm（图1）。胶黏剂选用脲醛纯胶粉（RF-B02），采自哈尔滨诚丰胶黏剂有限公司。稀土铝酸锶发光材料采自杭州质诚科技开发有限公司。

试验设备：KUHPD-1515型热压机（图2），产地日本；MW-4型木材万能力学试验机，产地日本；CS871型热风循环干燥箱，产地中国吴江；IA-61型恒温恒湿箱；Meilen电子天平，精度0.01 g；（UNI-T）UT382照度计。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 选材备用

预设预压刨花板密度0.7 g/cm3，选用刨片以及稀土铝酸锶发光材料两者按照质量比为1 500∶100的比例进行选料；将选中刨片放进热风循环干燥箱，在103 ℃烘干5 h后放在塑封袋中备用，用烘干法测定刨片终含水率为3%±0.5%；脲醛树脂胶粉按照55%固含量调制备用。

1. 2. 2 拌胶及铺装

将计量后的刨片放入拌胶机中，启动拌胶机，按照7%胶含量喷脲醛树脂胶黏剂，混合5 min左右按照1%含量加入液体石蜡，继续混合10 min后将刨片移出进行手工铺装，选用制备尺寸为400 mm×400 mm×12 mm模具按照一定方向铺装刨片（图3），铺装中需平整密实，在最后一层铺装完毕后用喷胶枪喷涂混有胶黏剂的稀土铝酸锶发光材料后准备热压（图4、图5）。

1. 2. 3 热 压

刨花板的热压参数设定为：热压温度150 ℃，预压压力1 MPa，预压时间30 s；热压压力4 MPa，热压时间10 min。热压10 min后逐步泄压保持冷却后卸板，准备检测（图6、图7）。

2 结果与分析

2. 1 稀土铝酸锶刨花板力学分析

按照GB/T 41715—2022《定向刨花板》的规定测试3张试板的密度、含水率、静曲强度、弹性模量、24 h吸水厚度膨胀率等物理力学性能；经测试稀土铝酸锶发光刨花板试板的平均物理性能优于GB/T 41715—2022中干燥状态下非承载型定向刨花板（表1）。

稀土铝酸锶发光刨花板轻质高强，力学性能优异，加工性能良好，可用做室内外装饰装修材料，主要物理性能为：最终密度在0.70 g/cm3以下，与预设的密度有小幅度的偏差，主要原因是制备稀土铝酸锶发光刨花板的过程中计量和铺装都是由实验室人員人工完成；平均含水率为4.5%，原材料刨片的干燥程度和胶黏剂的用量决定了板材的含水率，原材料刨片的干燥程度是相似的，刨片的初含水率是3%±0.5%，由此得出，胶黏剂对板材的含水率有一定的影响；静曲强度—主向超过18.0 MPa，预设密度是保证足够量的刨片能在压力的作用下形成内部结合的重要保障，也是决定试板静曲强度的主要因素。稀土铝酸锶发光刨花板防潮性能好，24h吸水厚度膨胀率达到14%，优于GB/T 41715—2022中干燥状态下非承载型定向刨花板的要求（≤20%），可用于卫生间、厨房等环境使用。

2. 2 稀土铝酸锶刨花板发光强度与余晖分析

稀土铝酸锶发光材料是锶、铝、氧的化合物，其化学式是SrAl2O4，晶体结构为四面体晶系，具有良好的光、电、热等性能，耐高温、无毒、无味是一种常用环保材料[ 11 ]。利用稀土铝酸锶发光材料吸光致光的特殊性质，此次试验用稀土铝酸锶发光材料和刨花热压成型是首次尝试研究，对压制的发光板材也进行了初步的发光和余晖测试。通过对3张试板在黑暗环境中进行发光强度和余晖时长分别进行测试，结果显示通过日照（A10点-P13点）固定点位光照后，用照度计测试板材在黑暗处的发光强度，随着时间的推移强度逐渐下降（表2），通过图10可以看出下降的速度比较缓慢；试板-稀土铝酸锶发光板材能在日照3 h后在黑暗环境中余晖时间大于12 h以上，满足装饰板材在黑暗或黑夜中发光的装饰效果。

3 结 论

针对稀土铝酸锶发光刨花板力学性能稳定、余晖效果长久等特点，在现行定向刨花板生产工艺基础上，通过优化刨花制备、干燥、施胶、刨片铺装及热压工艺参数，探索了稀土铝酸锶发光刨花板的生产工艺，制得的稀土铝酸锶发光刨花板，物理力学性能优于GB/T 41715—2022中干燥状态下非承载型定向刨花板的要求，且还具有夜晚发挥余晖的特殊纹理效果，产品质量稳定，表明通过加工工艺使稀土铝酸锶发光材料和刨花板热压成型制造稀土铝酸锶发光刨花板是可行的，其产品可应用于家具制造、室内装饰装修等领域，发展前景广阔。

参考文献

［1］ 贾东宇，  付跃进，  苏治，  等.  杉木细表面定向刨花板生产工艺探讨［J］. 中国人造板， 2023， 30（11）： 17 - 20.

［2］ 尹江苹，  常亮，  郭文静，  等.  2022年中国刨花板进出口贸易状况及国际竞争力分析［J］. 中国人造板， 2023， 30（10）： 1 - 7.

［3］ 李宏艺， 李长贵， 马玉珍， 等. 大片刨花形态对可饰面定向刨花板力学性能的影响［J］. 西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2023， 51（12）： 39 - 48.

［4］ 李东虎，  李万兆，  梅长彤.  定向刨花板抗弯性能、形变及剖面密度梯度的相关性［J］. 林业工程学报， 2023， 8（3）： 52 - 57.

［5］ 张玉萍，  吕斌.  我国定向刨花板创新技术简析［J］. 中国人造板， 2022， 29（12）： 24 - 28.

［6］ 李万兆，  李东虎，  陈超意，  等. 定向刨花板和细表面定向刨花板抗弯性能及应变分布比较［J］. 林业工程学报， 2022， 7（6）： 61 - 66.

［7］ 王铭婕，  万倩，  何正斌，  等.  稀土铝酸锶对木基复合材料储热过程的影响及模拟［J］. 功能材料， 2023， 54（3）： 3201 - 3207.

［8］ 史慕杨.  稀土铝酸锶的表面憎水改性及在夜光纤维上的应用［D］. 无锡： 江南大学， 2021.

［9］ 谢锏辉，  戚佩瑶，  胡绍峰， 等. 深海水下作业用稀土铝酸锶发光聚合物复合材料的研究进展［J］. 化学工业与工程， 2022， 39（2）： 61 - 68.

［10］ 张永威，  魏新，  朱亚楠，  等. 稀土铝酸锶/PET复合材料的制备及性能［J］. 塑料， 2021， 50（3）： 1 - 5.

［11］ 沈修宇，  朱亚楠，  葛明桥.  SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+/TPE发光材料的制备及其光学性能［J］. 材料科学与工程学报， 2021， 39（1）： 106 - 110 + 123.

［12］ 孔振兴.  聚合物基稀土长余辉发光复合材料制备关键技术及应用. 广东省稀有金属研究所， 2019 - 09 - 18.

［13］ 史晨.  长余辉发光再生纤维素纤维的制备及性能研究［D］. 无锡： 江南大学， 2017.

［14］ GEM， GUO X， YAN Y. Preparation and study on the structure and properties of rare-earth luminescent fiber［J］. Testile Research Joumal， 2012， 82（7）： 667 - 684.