漆酶活化碱木素制备胶粘剂及其胶合机理研究

摘要

为了制备无甲醛木材胶粘剂，并解决造纸废液污染环境、浪费资源的问题，探索开发新型无毒、环保、绿色的胶粘剂，本文采用漆酶催化工业碱木素的方法，制备了可再生和环保的生物质基漆酶/木素胶粘剂，并对漆酶催化木质素的胶合机理进行了研究。主要内容包括四个部分：第一部分：漆酶活化木质素制备胶粘剂的研究，其中包括单因素试验和工艺优化试验。分析了酶催化工艺参数(漆酶用量、pH、活化温度、活化时间等)对漆酶/I业碱木素胶粘剂粘度及胶合性能的影响，为直接利用木质素资源制备人造板胶粘剂提供理论基础和技术参数；第二部分：漆酶/木素胶粘剂二次活化工艺研究，采用漆酶二次活化所得胶粘剂的胶合性能与对照样品进行比较分析，探讨漆酶活化木素制备胶粘剂的新工艺，以期更大程度上提高胶合强度；第三部分：研究了胶合板热压工艺条件(温度、时间、压力、涂胶量等)对漆酶工业木质素胶粘剂性能的影响，探索漆酶工业木质素胶粘剂的合理适用的压板工艺；第四部分：应用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)仪、紫外分光光度计等仪器检测了漆酶处理后木质素官能团的变化，初步探讨了漆酶木质素胶粘剂的胶合机理。主要研究结论如下： (1)影响漆酶活化工业木质素制备木材胶粘剂工艺的主要参数有：漆酶用量、pH值、活化温度、溶液浓度及活化时间。本试验在单因素水平下确定各工艺参数的最佳值或范围：漆酶用量20～30mL20g木素、pH值3.0～4.0、反应温度35℃、溶液浓度70％、反应时间7h。 (2)根据单因素试验得到的最优参数范围，重点选择漆酶用量、pH值、活化温度及活化时间四个影响因子作为考察因素，每个因素设计三个水平，采用正交设计，得出各因素对胶合强度均有显著影响，显著性大小依次为为：漆酶用量>pH值>活化温度>活化时间，最佳的工艺参数组合为：漆酶用量30mL/20g木素，PH值3.0，反应温度35℃，反应时间7h，其胶合强度达到国家四类胶合板的标准。 (3)通过二次活化工艺研究发现，木素经漆酶处理后的产物与未活化的木质素进一步反应，并再次用漆酶催化的二次活化工艺制备的胶粘剂，其胶合强度明显高于一次活化的胶粘剂。 (4)通过漆酶/木素胶粘剂制备胶合板的单因素热压工艺研究，得到各工艺参数的最佳值范围：热压温度160℃左右，热压时间15～20min，涂胶量0.05～0.06g/cm/，热压压力为1.5MPa。 (5)红外光谱分析显示：经漆酶处理后，O-H伸缩振动增强，吸收峰值增加，并且峰值位置波数增大，说明经过漆酶处理后羟基相对含量增大；共轭羰基拉伸振动明显增加，可能是由于在漆酶处理过程中α-羟基被氧化生成羰基造成的；酚羟基波段基本消失，证明漆酶能通过单电子氧化还原反应氧化木素中的酚羟基；漆酶处理后，甲氧基含量增大；另外，1137cm-1附近紫丁香基C-H酯键拉伸振动强度显著增大。 (6)紫外光谱分析表明，漆酶处理前后，木素样品的紫外光谱图未发现明显变化。通过测定吸光度分析酚羟基含量的变化可以看出，漆酶处理后，木素的酚羟基含量比对照样有所减少，说明在人造板生产中加入漆酶有利于提高粘合效果。同时，对比高温前后木素的酚羟基含量变化发现，高温处理后，木素的酚羟基含量相应的都有减少，表明在人造板生产过程中适当的高温有利于木材的粘结。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1木材胶粘剂及研究进展

1.2工业木素的研究与利用

1.2.1木素的基本结构与性质

1.2.2木素的综合利用

1.3漆酶的特性与利用、研究进展

1.3.1漆酶的的特性

1.3.2漆酶的应用

1.3.3漆酶应用于木材工业的的国内外研究现状

1.4研究的目的和意义

1.5研究内容

1.5.1漆酶活化木素制备胶粘剂的研究

1.5.2漆酶/木素胶粘剂二次活化工艺研究

1.5.3漆酶/木素胶粘剂制备胶合板的热压工艺研究

1.5.4漆酶活化木素制备胶粘剂的胶合机理研究

1.6研究方法及技术路线

1.6.1研究方法

1.6.2技术路线

第二章漆酶活化木素制备胶粘剂的研究

2.1实验材料与仪器设备

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器与设备

2.2实验方法与内容

2.2.1试验方法

2.2.1试验内容

2.3结果与分析

2.3.1制胶工艺条件对胶粘剂性能的影响

2.3.2漆酶活化木质素制备胶粘剂工艺优化

2.4 小结

第三章漆酶/木素胶粘剂二次活化工艺研究

3.1实验材料与实验仪器

3.2实验方法

3.2.1活化木素中间产物的制备

3.2.2漆酶二次活化木素工艺流程

3.2.3制备胶粘剂的试验设计

3.2.4胶合板制备及其强度检测方法

3.3结果与分析

3.4 小结

第四章漆酶/木素胶粘剂制备胶合板的热压工艺研究

4.1实验材料与仪器设备

4.2实验方法

4.2.1漆酶活化木素制备胶粘剂

4.2.2涂胶、热压以及胶合强度检测

4.3结果与分析

4.3.1热压温度对胶合强度的影响

4.3.2热压时间对胶合强度的影响

4.3.3热压压力对胶合强度的影响

4.3.4涂胶量对胶合强度的影响

4.4 小结

第五章漆酶活化木素制备胶粘剂的胶合机理研究

5.1引言

5.1.1红外光谱在木素结构研究中的应用

5.1.2紫外光谱在木素结构研究中的应用

5.1.3漆酶活化木素及其磺酸盐胶合机理的研究进展

5.2实验材料和实验仪器

5.2.1实验材料

5.2.2实验仪器及设备

5.3实验方法

5.3.1漆酶活化木素后进行机理分析的实验路线

5.3.2漆酶处理木素及对照试验方法

5.3.3红外光谱分析

5.3.4紫外光谱分析

5.4结果与分析

5.4.1木素样品的红外光谱分析

5.4.2木素样品的紫外光谱分析

5.5 小结

第六章结论与讨论

6.1结论

6.2讨论

参考文献

致谢

作者简介