胡建鹏[1]2016年在《固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造无胶纤维板的研究》文中进行了进一步梳理针对传统人造板产品中游离甲醛释放量高,以及生物酶在利用过程中存在活性不稳定、成本偏高、不可回收利用等科学问题,论文通过合成磁性固定化漆酶,系统开展以东北地区常见树种落叶松、红松、杨树等混合木纤维为原料,构建磁性固定化漆酶/介体体系对木纤维进行催化氧化处理,在热压条件下制造无胶纤维板的研究。论文旨在系统研究固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造纤维板的优化工艺,深入揭示磁性固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维在热压条件下的自胶合成板机理；并在试验室边界范围内对无胶纤维板的制造过程进行环境效应评价,详细解析各制造工艺环节的环境负荷。论文主要研究内容及结论如下：(1)磁性固定化漆酶的合成及其性能研究采用改进的Stober法合成了“嵌入式”结构SiO2/Fe3O4复合磁性载体；以APTES为偶联剂、戊二醛为交联剂,通过化学交联反应成功合成磁性固定化漆酶,并提出磁性固定化酶的合成机理。固定化漆酶的饱和磁化强度13.327 emu/g,矫顽力几乎为零,接近超顺磁性。固定化酶活为650±20U/g载体,漆酶固载量为613.5±10.5 mg／g载体,酶活性回收率为53.4±3.1%。固定化酶的最适反应pH为3.5,最适反应温度50℃；与游离酶相比,固定化酶表现出优良的热稳定性、贮存稳定性及操作稳定性。(2)磁性固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维表面特性研究在漆酶/介体体系以及固定化酶/介体体系处理纤维样品中均检测到稳定的苯氧自由基(ROS)信号。与对照样相比,固定化酶和固定化酶/ABTS介体体系处理样品的纤维表面木质素含量降低；各种酶处理样品没有显示出明显的化学结构变化；纤维表面层状杂质被去除,并显示出木质素聚合和解聚的微观形貌特征。固定化漆酶/介体体系处理木纤维样品的相对结晶度(CrI)提升了9.5%,持水力(WHC)值提高到14.62 g/g。(3)磁性固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造无胶纤维板工艺优化研究根据BBD-响应曲面法实验设计,制造出均值厚度2.7mm、均值密度0.78g/cm3的无胶纤维板材料,并分别建立了以静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)、内结合强度(IB)、24h 吸水厚度膨胀率(24hTS)为目标函数的响应面回归模型。模型方差分析结果表明,响应值与回归模型均存在高度显着关系(P值<0.0001)。回归模型预测获得无胶纤维板最优工艺参数为：催化时间为64min,酶用量为21U/g,反应温度为52℃。各试验因子以及因子间的交互作用对纤维板的理化性能均存在显着或高度显着影响。验证试验表明,材料的静曲强度为33.4MPa、弹性模量为3328MPa、内结合强度为0.83MPa、24h吸水厚度膨胀率13.7%。四项指标的测试值与模型预测值间的偏差率均低于7%。无胶纤维板材料的主要理化性能满足国家标准GB/T11718-2009《中密度纤维板》中干燥状态下使用的普通型中密度纤维板(MDF-GP REG)性能要求。固定化酶重复利用次数与纤维板各理化性能指标间的非线性拟合方程的相关系数R2均在0.97以上,说明二者相关关系良好,对于固定化酶的高效利用以及产品理化性能的预测具有重要作用。(4)磁性固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造无胶纤维板的自胶合机理研究在固定化酶/介体体系催化氧化木纤维制备无胶纤维板过程中,木纤维内部发生的自胶合方式十分复杂。主要发生的化学反应归纳如下：1)漆酶催化氧化木质素组分产生苯氧自由基(Phe-O·)间的自由基交联反应(偶合终止)。2)各组分间羟基和羟基间的氢键键合。3)木质素组分以及半纤维热降解产物中的醛基和羟基间的缩聚反应,特别是糠醛类物质与木质素酚型结构发生缩聚交联反应形成类似酚醛树脂类化合物。4)各组分中的羟基与羧基间的酯化反应。5)具有α-H的醛或酮与醛类物质间的羟醛缩合反应。在木纤维活化处理以及热压制板过程中,上述化学反应发生的主次顺序,一方面取决于木纤维组分中各类活性基团数量的多少；另一方面,取决于纤维混合热压过程中各活性基团接触几率的大小。(5)固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造无胶纤维板的环境效应评价研究采用Gabi6.0环境效应评价软件,以1m3无胶纤维板产品为功能单位,在整个实验室制造环节的系统边界范围内,将无胶纤维板生产过程划分为四个子系统和八个主要制造工序,通过特征化和归一化处理后,研究各子系统与生产工序对六类主要环境类型因子的影响贡献率以及环境负荷程度大小。最后针对合成磁性载体(magnetic nanoparticles)、合成固定化酶(immobilized enzyme)、纤维干燥(wood fiber drying)和热压成型(hot pressing)四个高环境负荷的制造工序,做出结果解释,并分别从优化固定化酶合成工艺,完善固定化酶合成设备,调控纤维干燥工艺,回收利用干燥及热压工序热能,采用板坯预热处理方式以及选用节能型设备等方面提出了产品在未来产业化过程中相应的节能降耗对策。
金春德[2]2002年在《无胶人造板制造工艺的研究》文中提出本课题根据前人已经证实的植物纤维可以自粘的胶合理论，主要以木材和稻草为原料，经反复试验不断优化，使无胶纤维板工艺取得突破性进展。攻克的关键是改善无胶板性能及简化操作程序。其中，以木纤维为原料的无胶纤维板能利用现有的中密度纤维板生产线，对所有生产设备(只有制胶设备停止使用)没有作任何改动条件下，即可生产产品。 无胶木材纤维纤维板采用无胶纤维板工艺1利无胶纤维板工艺2两种不同工艺方法进行研制。无胶纤维板工艺1，在密度为0.85g／cm~3，板厚为8mm的设定条件下，当工艺参数为：活化剂用量0.7％：板坯含水率21％：热压温度170℃；热压压力3.5MPa；热压时间7.5min时，其产品性能最佳，达到A类刨花板二等品国家标准。 无胶纤维板工艺2，在密度为0.85g／cm~3,板厚为6mm的设定条件下，当板坯含水率22％；防水剂用量1.00％；热压温度180℃；热压压力3.5MPa；热压时间12min时，其产品性能达到80型二级中密度纤维板国家标准。 无胶稻草碎料板工艺在密度为1.20g／cm~3，板厚为6mm的设定条件下，当工艺参数为：活化剂用量1.50％；板坏含水率19％；热压时间7.0min；压机闭合速度0.9mm／s时，其产品的静曲强度、弹性模量及防水性能都达到使用性能要求，但内结合强度还是偏低一些(0.135MPa)。因为稻草纤维又短又细且可溶物含量高，还有硅质，故不易结合。要改善无胶板的性能，原料应该纤维化。 对无胶木材纤维纤维板和无胶稻草碎料板的主要工艺参数与性能的关系进行了研究。研究结果表明，无胶木材纤维纤维板第一种工艺参数中，活化剂用量是影响产品性能的最主要因素，其次是板坯含水率；第二种工艺参数中，热压水解段时间是影响产品性能的关键因素；无胶稻草碎料板工艺参数中，活化剂用量是影响产品性能的最主要因素，热压时间和压机的闭合速度是影响性能的次要因素。 对无胶竹碎料板，无胶竹木纤维复合板、无胶稻草木纤维复合板及无胶麦秸木纤维复合板进行探索性试验研究。试验结果表明，当活化剂用量为0.5％时，无胶竹碎板的成板效果较好，且产品性能达到使用性能要求。当将竹碎料、稻草碎料及麦秸碎料分别与木纤维以7:3的比例混合制作无胶复合板时，能改善热压过程中的排汽不良状况和产品性能。 利用测量胶液对固体表面的接触角方法，研究无胶木质纤维板的润湿性能。结果表明：(1)无胶木材纤维纤维板的润湿性比中密度纤维板好；(2)利用无胶纤维板工艺1制作的无胶板砂磨表面的润湿性比未砂磨表面润湿性差，但用无胶纤维板工艺2制作的无胶纤维板的砂磨表面润湿性比朱砂表面润湿性好；(3)未加防水剂的无胶纤维板的表面润湿性比加防水剂的无胶纤维板的润湿性好。 利用化学分析方法分析无胶木材纤维纤维板在制板过程中木纤维主要成分的变化，以揭示无胶纤维板的结合机理。 利用FTIR、ESCA、X射线衍射法等分析手段，证明无胶纤维板在制板过程中木纤2 东北林业人学博十论义维主要化学成分的官能团的变化和纤维素结晶度的变化，以进一步揭示无胶纤维板的结合机理。
张锐[3]2012年在《环保型麻秆无胶碎料板的制备工艺及胶合机理研究》文中提出随着我国经济水平和人民生活水平的提高,人们对木材的需求量越来越多。由于我国木材资源短缺,木材供应量远不能满足国内经济建设发展的需要。节约木材、充分利用现有的森林资源和人工速生林、发展木材替代品是我国木材工业长期发展的方向。农作物秸秆在世界上被称为第二森林资源,是充满活力的人造板工业替代原料。我国麻秆资源丰富,是红麻叁大主产国之一,苎麻产量更是占到全世界苎麻产量的90%以上。在木材供需不足的严峻形势下,采用麻秆作为木材的替代物生产无胶人造板,将产生可观的经济、社会、生态效益,这样不仅可以充分利用闲置的麻秆资源,缓解木材供需矛盾,解决焚烧秸秆所带来的环境污染问题,而且无游离甲醛释放,符合环保要求。在热压条件下以红麻秆碎料为原料,使用复合型添加剂,以热压温度、热压时间、板的密度及添加剂用量为变量因素,进行单因素试验,探讨各因素对红麻秆无胶碎料板的影响趋势。得到较佳的制板工艺参数为：板坯含水率：20%；板材密度：0.7g/cm3；热压温度：190℃；热压时间：7min；添加剂的用量：16%；在此工艺条件下压制的红麻秆无胶碎料板,其MOR、MOE、IB值均超过GB/T4897.3-2003的要求。采用苎麻秆碎料为原料,在加入复合型添加剂的基础上,以热压温度、热压时间、添加剂用量及板坯的含水率等工艺因素为因子进行正交试验,确定较优工艺参数。然后在较优工艺参数的基础上讨论密度变化对板材性能的影响。结果表明较佳的制板工艺参数为：热压温度：195℃；热压时间：7min；板坯含水率：25%；添加剂的用量：16%；在此工艺条件下压制的密度为0.8g/cm3的苎麻秆无胶碎料板,其MOE、IB值均超过GB/T4897.3-2003的要求,MOR、TS接近该标准要求。通过傅里叶红外光谱分析和X-射线衍射结晶度分析探索麻秆无胶碎料板的胶合机理。经过热压工艺处理后的麻秆无胶碎料板的红外光谱中各主要的谱峰位置和谱峰相对吸收强度都发生了一定程度的改变,衍射图谱中衍射的最强点的强度和位置也发生了一定程度的改变。结果表明：苎麻秆无胶碎料板的胶合主要是由于使用了添加剂,一方面添加剂中的有机酸促进了纤维素和半纤维素的降解,使其降解程度增大；另一方面添加剂中的糖类参与了降解产物之间的一系列缩聚反应,形成了较为牢固的结合。在高温条件下,由少量纤维素和部分半纤维素发生降解而产生的糠醛类化合物与木素的酚羟基结构发生缩聚反应,形成与酚醛树脂类似的具有胶合作用的缩合物；热压时,木素在高温作用下由自身的缩聚交联反应产生充当胶粘剂作用的酚醛树脂类化合物；添加剂在高温和压力的作用下和木材的碳水化合物转化成不溶的聚合物,这种聚合物形成牢固的界面胶结,使碎料板具有较高的力学强度和一定的拒水性能。
牛琦[4]2013年在《蔗渣无胶碎料板制造工艺及胶合机理的研究》文中研究表明随着森林资源的稀缺和人们环保意识的加强,人造板产业的发展中,原料匮乏及游离甲醛问题日益凸显。本课题研究以榨糖的剩余物蔗渣为原材料,用添加剂有机酸A和糖类B取代胶黏剂,采用常规热压法研制蔗渣无胶碎料板。在实验室条件下,考察不同的添加剂配比对蔗渣无胶碎料板性能的影响。试验结果表明：在选定的添加剂配比范围内,A：B=1：1为较优配比；在得出的较优添加剂配比下,以热压时间、添加剂含量、板材密度及碎料含水率四个热压工艺参数为变量,采用单因素的试验方法探讨最佳的生产工艺,并做方差分析,分析影响因子的显着性。试验结果显示：在选定的热压工艺参数范围内较优工艺参数为：密度：0.8g/cm3,添加剂含量：10%,热压时间：8min,碎料含水率：16.7%；经过热压工艺参数的方差分析,可得出在本试验条件下板的密度对蔗渣无胶碎料板的物理力学性能具有显着影响,添加剂含量的影响次之,而热压时间和碎料含水率的影响不显着。以添加剂含量和板材密度为变量,探讨两个工艺参数对蔗渣无胶碎料板尺寸稳定性的影响趋势。试验结果表明：适当的提高添加剂的含量及板材的密度,蔗渣无胶碎料板的线性膨胀、厚度膨胀以及平衡含水率的变化逐渐减小,碎料板的尺寸稳定性提高；蔗渣含有一定的糖分,易霉变；以添加剂含量为变量探讨研究其对蔗渣无胶碎料板防霉性能的影响。试验结果显示：不添加任何试剂的蔗渣碎料板极易发霉,用添加剂代替胶黏剂的蔗渣碎料板其防霉性能提高；且随添加剂含量的提高,防霉性能逐渐提高。通过傅里叶红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析及差示扫描量热分析探索蔗渣无胶碎料板的胶合机理。热压制板时,添加剂的加入起了两个作用。一是使得纤维素的羟基缔合,形成氢键增大了纤维间结合强度,促进半纤维素的降解,无定形态转变,聚合度增大,结晶度增大,降解可产生含羰基的单糖,其憎水性提高了板的耐水性；半纤维素和木素的降解使其成分变化,在DTG曲线上表现为270℃肩峰随着添加剂含量的增加逐渐减小；二是添加剂的加入,在热压中添加剂有机酸A和蔗渣材料中的碳水化合物以及糖类物质B发生一定的化学反应,形成不溶的聚合物,使得纤维结晶度增大；这种聚合物形成了牢固的结合面,使得碎料间的结合更加牢固,增强了无胶板的力学强度,在DSC曲线中表现为220℃吸热峰的出现。
黄莉莉[5]2016年在《农作物秸秆板材的制备及其自胶合机理的研究》文中指出本文使用当年玉米秸秆、当年油菜秸秆和隔年油菜秸秆叁种原材料,通过湿法工艺制备无任何添加的纯生物质板,借助X射线衍射仪、热重仪、红外光谱仪等技术研究成板过程中的自胶合机理,并使用DFT技术研究了微观上热压压强和温度对氢键和共价键结合的影响,具体结论如下:(1)玉米秸秆的抽提物含量、木素含量和聚戊糖含量高于油菜秸秆,但是综纤维素和纤维素含量低于油菜秸秆。两种秸秆材料的纤维素和木素含量略低于木材,聚戊糖含量略高于木材。陈秸秆的苯醇抽提物含量高于新秸秆,但是半纤维素、木素和纤维素含量低于新秸秆,说明经过一年的储存,油菜秸秆的叁大主要成分都发生了降解,降解生成的小分子单糖使得秸秆的苯醇抽提物含量上升。油菜秸秆和玉米秸秆的纤维多分布在0.5mm~1mm,油菜秸秆纤维的平均长度为1.4mm,玉米秸秆纤维的平均长度为1.14mm,能达到部分木材的纤维长度的水平。油菜秸秆纤维的长宽比为51,玉米秸秆纤维的长宽比为80,能达到部分木材的指标,玉米秸秆甚至高于部分木材的指标。从化学成份和纤维形态来分析,油菜秸秆和玉米秸秆可以替代木材用作造板材料。从纤维含量和纤维长度来说,油菜秸秆的更适合用于板材制造。(2)通过浸泡-磨解-消潜-热压四个步骤生产板材获得成功。对玉米和油菜两种秸秆板材来说,密度范围都在0.93g/cm3~1.15g/cm3,达到了JIS标准的硬质板水平。制作工艺条件相同的新油菜秸秆板材比陈油菜秸秆板材的密度大。两种秸秆板材的含水率相差不大:热压温度为110℃时,板材含水率在7%~8%,热压温度在130℃~190℃变化时,板材含水率保持在4%左右。热压压力由2MPa升高到6.5MPa时,玉米秸秆板材和油菜秸秆板材的密度随着压力的升高而升高,压力继续升高到8MPa时,板材密度变化不大。制得的油菜秸秆板材的抗弯强度为32.87MPa~55.41MPa,抗拉强度为16.72MPa~29.45 MPa,满足JIS标准的30号板材的要求。玉米秸秆板材的抗弯强度为22.90 MPa~49.33MPa,抗拉强度为20.77MPa~33.31 MPa,满足JIS标准的15号板材的要求。油菜秸秆板材的抗弯强度大于玉米秸秆板材,玉米秸秆板材的抗拉强度大于油菜秸秆板材。对于油菜秸秆板材和玉米秸秆板材,热压压力在升到6.5MPa以前,抗弯强度随着压力的升高而增加;超过6.5MPa以后,抗弯强度随压力变化不明显,这跟密度随热压条件变化的趋势一致。对于玉米秸秆板材,热压温度为150℃时候,抗拉强度较别的温度热压板材的抗拉强度大。温度为110℃的热压条件时,陈秸秆的抗弯强度(28MPa)远小于新秸秆的抗弯强度(55.4 MPa)。随着温度的升高,两种秸秆的抗弯强度非常接近,说明适当的增加热压温度(最佳为150℃),陈秸秆板材的力学性能有很大的提高。通过本文实验可以发现:板材密度、热压压力与板材的抗弯强度有很强的相关性;对玉米和油菜两秸秆来说,最佳的工艺参数为热压温度150℃,热压压力为6.5mpa;陈秸秆虽然化学成份发生变化对成板不利,但是适当的提高热压温度,制作的板材可以达到新秸秆制作的板材机械强度。(3)热压前后,两种当年秸秆板材的半纤维素和纤维素含量均有所降低,而苯醇抽提物含量和木质素含量均有所上升。说明半纤维素在压板过程发生了少量降解,半纤维素降解的产物糠醛和糠醇会与木素发生反应,生成不溶于苯醇的木质素胶。对油菜秸秆板材,热压温度在170℃和190℃板材比热压温度在110℃、130℃和150℃板材第二阶段初始的热解温度提前,可能由于半纤维素于170℃分解生成低分子糖类,导致热解变易。对玉米秸秆板材,温度在150℃、170℃和190℃板材比热压温度在110℃和130℃板材第二阶段初始的热解温度提前,可能由于半纤维素于170℃分解生成低分子糖类,导致热解变易。6.5mpa以前,随着制板压力的增加,失重率减少,6.5mp以后,制板压力的变化对板材的失重率影响不大,发现适当增加热压压力可以增加秸秆材料分子间和分子内的结合的强度。不同热压条件油菜秸秆板材的结晶度变化范围为:0.57~0.63,玉米秸秆板材的结晶度变化范围为:0.56~0.60。热压压力条件从2mpa上升到5mpa时压制的板材结晶度略大于6.5mpa和8mpa,这说明过高的压力可能会使得原有的纤维素结晶区受到一定的破坏,反而板材的结晶度会有所下降对两种当年秸秆板材,热压压力升高到6.5mpa以前,随着压力的增加,缔合的氢键增多。对于油菜秸秆板材,热压温度达到170℃以上,半纤维素特征峰(羰基,1730cm-1)强度吸收峰强度增加,说明到达这个温度后,半纤维开始水解;对于玉米秸秆板材,热压温度达到150℃以上,半纤维素特征峰强度吸收峰强度增加,也说明到达这个温度后,半纤维开始水解。随着温度的增加,半缩醛的c—o伸缩振动吸收峰强度变小,这表明在水和热的共同作用下,木质素和纤维素分子中更多的羟基相互脱水形成了更多的c—o—c共价键。借助x射线衍射仪、热重仪、红外光谱仪等技术研究对秸秆自胶合起主要作用的因素为:1.羟基缔合氢键的数量;2.半纤维素水解的衍生物发生聚合反应;3.木质素在达到玻璃态转化温度时候发生软化[84]。(4)随着压力的增加,纤维素、半纤维素和木质素不同位置的羟基相互形成氢键的反应能逐渐变小(其中木质素分子羟基缔合氢键的△g最小)从宏观上体现为成板力学强度高;同时随着热压压力的增加,羟基缔合氢键的△g趋于收敛,说明过高的压力对氢键结合是无用的。考虑到当温度升高到半纤维素的水解温度,半纤维素水解衍生物发生缩合反应时的自由能,经计算得到反应能为负,说明形成的共价键稳定性高于氢键。这也解释了温度增加到一定值时,板材的强度会增加。dft计算的结果与板材宏观的机械性能结果基本一致。说明密度泛函理论从微观上解释了温度和压力这两个因素对板材强度的影响。
郭颖艳[6]2008年在《苎麻秆无胶碎料板的研究》文中提出随着世界森林资源的减少,木材用量的与日俱增,对于我国这样一个缺林少木、人口众多的国家,利用农作物秸秆为原料制造人造板,是解决我国目前木材原料危机的一种有效途径。农作物秸秆在世界上被称为第二森林资源,是充满活力的人造板工业替代原料。我国的苎麻产量占全世界苎麻产量的90%以上,在国际上苎麻又被称为“中国草”。苎麻在中国的产量大且分布相对集中,为苎麻秆用于工业化生产创造了条件。利用苎麻秆为原料生产无胶人造板,可以消耗大量闲置的苎麻秆,解决因焚烧麻秆带来的环境污染问题,还可以减少空气中甲醛的释放量,同时增加农民收入,具有良好的社会效益、经济效益和生态效益。本课题根据前人已经证实的植物纤维可以无胶自粘的胶合理论,主要以苎麻秆为原料,从苎麻秆特性,无胶碎料板的加工工艺和板材性能等方面,分析了苎麻秆作为无胶板生产原料的可行性。根据对苎麻秆的构造特性、纤维形态和化学组分的测定结果,分析了苎麻秆作为无胶碎料板生产原料的可能性。采用正交试验和单因素多水平试验法,探讨主要工艺因素与产品质量的关系,分析了板密度、热压时间、热压温度、原料含水率、热压压力以及板厚对产品性能的影响。苎麻秆无胶碎料板在密度为0.85 g/cm3,板厚为5mm的设定条件下,较佳的工艺参数为：碎料含水率25%,热压压力5MPa,热压时间7min,热压温度190℃。按此工艺压制的板材的静曲强度、内结合强度、吸水厚度膨胀率均达到日本人造板检测标准JIS A 5908-2003中13型人造板要求,并且与其他无胶板比较,具有较高的内结合强度(0.62MPa)。为增强板材性能,试验研究了水煮、高温汽蒸和喷蒸叁种预处理方法对板材性能的影响。结果表明,高温汽蒸和喷蒸处理对提高板材性能有利,水煮会降低板材性能。另外试验还探索了采用自制活化剂对无胶苎麻秆素板进行无胶贴面的生产技术。试验主要研究了活化剂用量、贴面热压时间、热压温度对贴面板性能的影响,优化出的贴面工艺参数为活化剂用量30g(板幅面200mm×200mm),贴面热压时间1～1.5min,贴面热压温度160℃,经贴面处理后,苎麻秆无胶板的静曲强度明显提高。利用化学成分测定方法,分析了苎麻秆无胶碎料板在制板过程中碎料主要化学成分的变化,初步揭示无胶碎料板的结合机理。苎麻秆无胶碎料板,无甲醛释放,具有环保的特性,可替代目前市面上的一些包装材料或室内装饰材料,用途非常广泛,具有良好的社会效益、经济效益和生态效益。
何翠芳[7]2008年在《棉秆蒸爆处理制备无胶纤维板工艺及胶合机理的研究》文中研究表明本课题根据前人己经证实的植物纤维可以自胶合的理论,以及对无胶纤维板的研制已有一些进展的基础上,以棉秆为原料,经过蒸汽爆破处理,反复试验不断优化,使无胶纤维板制备工艺取得突破性进展。攻克的关键是改善无胶板性能以及探索无胶纤维板的胶合机理。在探索蒸爆条件对棉秆原料及其无胶纤维板性能影响的试验中,蒸汽爆破处理可以使棉秆纤维分离,且蒸爆压力越大,分离度越高;蒸爆处理后,纤维素和半纤维素都部分降解,且蒸爆压力越大,降解程度越高;棉秆蒸爆处理后可以压制出性能良好(尤其是防水性能)的无胶纤维板,内结合强度随蒸爆压力的增加而增大,弹性模量和静曲强度则随之减小。经过探索性试验,正交试验以及单因素试验,得出了在实验室条件下较优的工艺参数范围。棉秆蒸爆法无胶纤维板工艺,在密度为0.85g/cm~3,板厚为4mm,热压压力为4.5MPa的设定条件下,当工艺参数为:板坯含水率10%～15%;热压温度200℃～210℃;热压时间90s/mm左右时,产品性能最佳,除静曲强度外,均达到我国现行中密度纤维板标准GB/T 11718-1999中“室内型板物理力学性能指标”的要求。利用扫描电镜(SEM)分析、X-射线衍射分析(XRD)、红外光谱(FTIR)分析、化学成分分析、高效液相色谱(HPLC)分析等手段,研究制板过程中材料结构、主要化学成分、界面官能团以及纤维素结晶度的变化,以揭示无胶纤维板的胶合机理。本实验所得出的无胶胶合机理可能有以下几种:1.氢键的结合;2.糠醛的树脂化;3.糠醛与木素的缩合;4.木质素-碳水化合物复合体(LCC)的形成。
程良松[8]2006年在《环保型无胶胶合板的研究》文中指出近年来，随着国内建筑市场及家装产业的发展，装饰装修、家具业等消费市场快速增长，我国的人造板行业得到了空前的发展，在河北、山东、浙江、广东等地形成了大型的人造板材生产基地。2003年我国人造板年生产总量已超过4000万立方米，仅次于美国而位居世界第二位。 生产人造板材所用的胶粘剂主要是脲醛树脂胶粘剂，在实际的生产和应用过程中，必然会有甲醛释放。而随着国家标准的强制执行和人民生活水平的提高，无论是采用无醛胶粘剂还是对脲醛树脂胶进行改性，势必会增加人造板材的成本。按照我国目前消费水平，如何平衡高品质与高成本的关系，生产出既适应国内市场需求，又能符合国家标准的绿色产品，应该是我们的板材生产厂家亟需解决的问题。胶合板作为人造板中非常重要的部分，在室内外装修中都有着十分广泛的应用。所以，研究无甲醛环保型胶合板有着十分重要的意义。 本课题是根据前人已证实的植物纤维可以自粘胶合理论以及对无胶纤维板的研制已经有了一些进展的基础之上，而对生产无胶胶合板进行的工艺研究，本试验的研究过程是在对所有生产设备(只有制胶设备停止使用)不作改动的条件下，即可生产无胶胶合板。经过探索性试验，正交试验，以及单因素重复试验，而且对试验结果进行了方差分析等数据分析方法，得出了在实验室条件下的较优的工艺参数。试验结果表明，在合适的热压工艺条件下，成板是可行的。虽然所制得的板材强度不高，但是能作为一般的室内装饰用材，可应用于家具、室内装饰等行业，又由于无游离甲醛污染，属于绿色环保产品，也可应用于食品包装等行业。
钟柱[9]2015年在《农作物剩余物制造高性能无胶碎料板的研究》文中进行了进一步梳理随着人造板行业的迅速发展,木材原料供需矛盾和游离甲醛释放问题日益凸显。另外,人造板是一种具有很大火灾隐患的易燃材料,火灾是威胁公众安全和阻碍社会发展的主要灾害之一。本研究以农作物剩余物为原料,不施加任何胶黏剂及添加剂,研制出高性能室内结构用无胶碎料板,缓解了人造板原料紧缺的问题,解决了游离甲醛释放的问题。后以蔗渣为原料,加入阻燃剂聚磷酸铵(APP),研制出强度仍满足室内结构用板要求的阻燃无胶碎料板,扩大了无胶人造板这一环保材料的运用范围。以蔗渣为原料,采用单因素试验方法,探讨了蔗渣碎料尺寸(A,B,C)、热压压力(5,7,9MPa)、热压温度(180,190,200℃)、热压时间(8,10,12min)、原料含水率(5,10,15%)、板材密度(0.8,1.0,1.2g/cm3)与蔗渣无胶碎料板物理力学性能的关系。试验结果表明：在试验范围内最佳工艺参数为：热压压力7MPa,热压温度190℃,热压时间10min,原料含水率10%,目标密度1.2g/cm3,目标厚度6mm。后采用傅里叶红外光谱分析、热水抽提物含量分析以及X射线衍射分析得出以下结论：热压过程中蔗渣纤维素和半纤维素的水解及木质素的降解导致了蔗渣碎料间的无胶胶合。蔗渣无胶碎料板热水抽提物含量随热压温度升高而增加。板材密度越大,蔗渣纤维素相对结晶度越大。以蔗渣和稻草为原料,研制蔗渣/稻草复合无胶碎料板,探讨蔗稻比(100：0,75：25,50：50,25：75,0：100)和热压温度(180,190℃)对板材物理力学性能的影响,并对这两种材料进行材性的对比。试验结果表明：随着蔗稻比的减小,板材强度明显降低,尤其是内结合强度。热压温度从180℃上升至190℃对板材强度的影响不大,但能较好地改善板材的耐水性。生产蔗渣/稻草复合无胶碎料板的最佳工艺参数为：蔗稻比75：25,热压温度190℃,热压压力7MPa,热压时间10mmin,原料含水率10%。热重分析结果表明稻草原料的热分解过程较蔗渣原料提前,热稳定性不如蔗渣原料。傅里叶红外光谱分析结果表明稻草原料与蔗渣原料在热压前后的化学成分变化趋势基本一致。以蔗渣为原料,探讨了APP施加量(0%,4%,8%,12%)与板材物理力学性能的关系,并利用热重分析和锥形量热分析对阻燃板材进行燃烧性能的表征。试验结果表明：APP的加入会使蔗渣无胶碎料板的强度有所下降。热重分析结果表明APP有效地抑制了蔗渣的受热分解,促进成炭。锥形量热分析结果表明APP的加入有效降低了板材的热释放速率和总热释放量,且APP含量越大,其阻燃的效果越明显；APP的加入亦降低了板材的烟释放速率和总烟释放量,但随着APP含量的增大,其总烟释放量会随之增大。
杜安磊[10]2012年在《纤维板自粘合成形工艺及其机理研究》文中研究说明在人造板产业迅速发展的同时,原材料匮乏和游离甲醛释放的问题日益凸显。本研究以木材纤维为原料,不添加任何胶粘剂及其它添加剂,采用干法纤维板生产工艺,来探索无胶纤维板成形的可行性,及其实验室条件下的热压工艺；并采用响应面法优化热压温度、热压压力、热压时间和纤维含水率四因素交互作用下的最佳工艺；另外,运用XRD和FTIR对其成形机理进行了初步的研究。得出如下结论：(1)在不添加胶粘剂及其它添加剂的情况下,通过热压工艺控制相关热压参数,可以制得较好性能的无胶纤维板。(2)单因素试验表明：在本试验范围内,热压温度对24h吸水厚度膨胀率和内结合强度影响较大；热压时间的延长对内结合强度提高幅度较大,而静曲强度和弹性模量则是先升高后降低；增加纤维含水率对降低24h吸水厚度膨胀率和增大内结合强度有较大影响；密度、内结合强度和24h吸水厚度膨胀率随热压压力的增大分别呈线性增加和减小,但在9MPa的转折点后变化均不大,静曲强度和弹性模量随之则呈现先增大后降低的趋势。当密度小于1.3g/cm3时,板材的各项物理力学性能随密度增加而有显着提高,但大于1.3g/cm3时,各指标的变化都不大。(3)采用响应面分析法对影响无胶纤维板自粘合成形的热压温度、热压压力、热压时间和纤维含水率四个主要因素的交互作用进行了研究,结果表明：热压温度和纤维含水率的交互作用对静曲强度和弹性模量的影响显着；热压温度和热压压力的交互作用对24h吸水厚度膨胀率和密度的影响显着；热压温度和热压时间的交互作用对内结合强度的影响较显着。(4)根据响应面曲线及其等高线分析与模型方程优化,在达到行业标准地板基材用纤维板LY/T1611-2003和欧洲高密度纤维板物理力学性能指标EN622-5：1997相关指标的前提下,结合实际生产的成本因素,即热压温度最低、热压压力最小、热压时间最短、纤维含水率尽可能高,最后得到无胶纤维板热压自粘合成形的最佳工艺参数为：热压温度184.65℃、热压压力5.32MPa、热压时间4.02min、纤维含水率11.54%。考虑到实际操作的方便,可设置为：热压温度185℃、热压压力5MPa、热压时间4min、纤维含水率12%。(5)根据XRD和FTIR分析表明：本试验下,热压后板材的纤维结晶度比原材料的纤维结晶度低,且热压条件已使得纤维素发生一定程度降解,其固有结晶区受到破坏。无胶纤维板热压过程中,由纤维自身化学成分发生的一系列化学变化及分子力的结合都有助于其自粘合成形,但主要作用更倾向于木素塑化、熔融、流展,再冷凝致其粘合成形的这一过程。
参考文献：
[1]. 固定化漆酶/介体体系催化氧化木纤维制造无胶纤维板的研究[D]. 胡建鹏. 东北林业大学. 2016
[2]. 无胶人造板制造工艺的研究[D]. 金春德. 东北林业大学. 2002
[3]. 环保型麻秆无胶碎料板的制备工艺及胶合机理研究[D]. 张锐. 中南林业科技大学. 2012
[4]. 蔗渣无胶碎料板制造工艺及胶合机理的研究[D]. 牛琦. 中南林业科技大学. 2013
[5]. 农作物秸秆板材的制备及其自胶合机理的研究[D]. 黄莉莉. 安徽农业大学. 2016
[6]. 苎麻秆无胶碎料板的研究[D]. 郭颖艳. 中南林业科技大学. 2008
[7]. 棉秆蒸爆处理制备无胶纤维板工艺及胶合机理的研究[D]. 何翠芳. 南京林业大学. 2008
[8]. 环保型无胶胶合板的研究[D]. 程良松. 中南林业科技大学. 2006
[9]. 农作物剩余物制造高性能无胶碎料板的研究[D]. 钟柱. 中南林业科技大学. 2015
[10]. 纤维板自粘合成形工艺及其机理研究[D]. 杜安磊. 中南林业科技大学. 2012