木薯酒糟制备全纤维环保型育苗容器的研究

摘要

育苗容器是造林绿化的物质基础，主要是将各种营养基质或营养土放入容器中进行育苗，目前我国使用最多的育苗容器就是塑料容器，但这种容器不易降解，产生大量的“白色垃圾”，因此有必要生产全纤维可降解环保型的育苗容器。目前制备的方法主要有干法和湿法，干法工艺制备出的育苗容器强度较低;湿法工艺虽然克服了干法工艺中存在的问题，需要采用打浆的办法来提高纤维间的粘合力，提高材料的力学性能，但打浆浓度较低，需要大量水，从而导致大量废水处理的问题。本文拟采用机械活化预处理的方法代替传统的打浆方法，开发出以木薯酒糟作为主要原料、高能效搅拌球磨机为机械活化设备，采用机械活化预处理木薯酒糟、吸滤成型、热压定型新技术制备全纤维环保型育苗容器。
　　(1)首先研究机械活化预处理条件和甘蔗渣纸浆填充量等因素对全纤维板力学性能的影响，研究结果表明:经过机械活化预处理后的复合材料力学性能明显优于未经过机械活化的材料。随着机械活化时间变长，复合材料的力学性能不断增大，但超过一定时间后，其力学性能反而下降;随着机械活化温度的增加，其力学性能下降很快;随着甘蔗渣纸浆填充量的逐渐增加，复合材料的力学性能不断增加，在机械活化预处理的条件为机械活化温度为30℃，机械活化时间为20min，木薯酒糟与甘蔗渣纸浆的配比为7:3时，全纤维板的比拉伸强度达到最大。
　　(2)在机械活化温度为30℃，机械活化时间为0、20、40、60、80min，木薯酒糟与甘蔗渣纸浆配比为7∶3的条件下，制备出全纤维复合材料，研究机械活化预处理时间对全纤维复合材料的耐破度、抗张强度等性能的影响。研究结果表明在活化时间为20min时，材料的各种性能较佳，其耐破度为310KPa，抗张强度为7.66N·m·g-1，跌破率在1％以下，材料形状基本保持完整，表明采用机械活化预处理木薯酒糟、吸滤成型、热压定型的方法制得的全纤维复合材料能够满足长距离运输和搬运的要求，符合环保育苗容器的使用要求。经过机械活化预处理的材料其浸水24h的尺寸变化率为0.2440％，而没有经过机械活化预处理的材料的尺寸变化率为0.2751％，机械活化的作用增加了材料的尺寸的稳定性。材料的降解实验表明，所制备的材料容易降解，采用防水处理可延长材料的降解时间，说明全纤维环保育苗容器材料的降解过程是可控的，可以根据材料的不同用途对其进行适当的防水处理。
　　(3)采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对木薯酒糟、甘蔗渣纸浆原料、机械活化20min的全纤维复合材料进行表征。FTIR的分析表明经机械活化的作用，木薯酒糟中的自由羟基数增加，更加利于木薯酒糟与甘蔗渣纸浆之间的联结，增强了材料的力学性能;XRD的分析表明机械活化作用降低了木薯酒糟的结晶度，机械活化时间过长，将影响材料的力学性能;SEM的分析表明经过机械活化作用，木薯酒糟的颗粒大小变得均匀，甘蔗渣纸浆的长纤维在材料中起到增强体的作用，木薯酒糟的短纤维附着在上边，全纤维复合板表面较为光滑，材料力学性能较好。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述与立题背景

1．1 全纤维育苗容器材料

1．1．1 引言

1．1．2 全纤维育苗容器材料的研究进展

1．1．3 全纤维材料育苗容器的应用

1．2 木薯酒糟

1．3 植物纤维原料的预处理

1．3．1 物理方法

1．3．2 化学方法

1．3．3 生物方法

1．3．4 打浆

1．4 机械活化

1．4．1 机械活化的原理

1．4．2 机械活化的应用

1．5 立题背景及研究意义

1．6 研究内容

第二章 木薯酒糟制备全纤维板材的工艺研究

2．1 实验原料、仪器及分析方法

2．1．1 主要实验原料及试剂

2．1．2 主要实验设备及仪器

2．1．3 试验方法

2．1．4 分析方法

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 纸浆含量对全纤维材料力学性能的影响

2．2．2 机械活化时间对全纤维材料力学性能的影响

2．2．3 机械活化温度对全纤维材料力学性能的影响

2．3 本章小结

第三章 全纤维育苗容器材料的性能测试

3．1 实验原料、仪器及分析方法

3．1．1 主要实验原料及试剂

3．1．2 主要实验设备及仪器

3．1．3 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 跌破率

3．2．2 耐破度、抗张强度

3．2．3 耐水性

3．2．4 降解性能

3．3 全纤维环保花盆的制备

3．4 本章小结

第四章 全纤维育苗容器材料的结构表征

4．1 主要实验原料、仪器及分析方法

4．1．1 主要实验原料及试剂

4．1．2 主要实验仪器及设备

4．1．3 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 机械活化前后木薯酒糟的红外图

4．2．2 机械活化前后木薯酒糟、成型后的XRD图

4．2．3 机械活化前后木薯酒糟、成型后的SEM图

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢