苎麻秆无胶碎料板的研究

摘要

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 A5908-2003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、高温汽蒸和喷蒸三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。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 开发利用农作物秸秆的现实意义

1.1.1 我国木材资源匮乏

1.1.2 我国秸秆资源丰富

1.1.3 开发利用秸秆有利于环境保护和可持续发展

1.2 国内外麻秆芯人造板的发展与现状

1.2.1 亚麻屑人造板的发展与现状

1.2.2 黄、红麻人造板的发展与现状

1.2.3 苎麻人造板的发展与现状

1.3 无胶人造板的研究进展与问题的提出

1.3.1 无胶人造板问题的提出

1.3.2 国内外无胶人造板的研究进展

1.4 课题的主要研究内容

2 苎麻秆特性的研究

2.1 试验材料和设备

2.1.1 试验材料

2.1.2 主要仪器及设备

2.2 试验方法

2.2.1 苎麻秆主要构成的测定

2.2.2 苎麻秆纤维的离析

2.2.3 苎麻秆化学成分的测定

2.3 试验结果与分析

2.3.1 苎麻秆的构成

2.3.2 苎麻秆纤维形态特征

2.3.3 化学成分测定结果

2.4 小结

3 苎麻秆无胶碎料板制板工艺的研究

3.1 试验材料和设备

3.1.1 试验原料

3.1.2 试验设备

3.2 试验与检测方法

3.2.1 试验方法

3.2.2 性能检测

3.3 试验结果与分析

3.3.1 试验结果

3.3.2 试验分析

3.4 验证试验

3.5 结论

4 主要工艺参数对板材性能的影响

4.1 热压压力对板材性能的影响

4.1.1 试验方法

4.1.2 试验结果与分析

4.2 碎料含水率对板性能的影响

4.2.1 试验方法

4.2.2 试验结果与分析

4.3 板厚对板材性能的影响

4.3.1 试验方法

4.3.2 试验结果与分析

4.4 试验结果验证

5 苎麻秆无胶碎料板成板机理的初步研究

5.1 试验材料和设备

5.1.1 试验原料

5.1.2 试验设备

5.2 试验方法

5.3 试验结果与分析

5.3.1 制板过程中化学组分的变化

5.3.2 无胶苎麻秆碎料板胶合机理的初步研究

5.4 小结

6 提高苎麻秆无胶碎料板性能的工艺研究

6.1 试验材料及方法

6.1.1 试验材料

6.1.2 试验设备

6.1.3 试验方法

6.2 试验结果与分析

6.2.1 不同预处理方法的试验结果及分析

6.2.2 贴面试验结果及分析

6.3 小结

7 结论与设想

7.1 苎麻秆无胶碎料板制板工艺的研究

7.2 提高苎麻秆无胶碎料板性能的工艺研究

7.3 成板机理的初步研究

7.4 进一步工作设想

参考文献

攻读硕士学位期间的主要学术成果

致谢