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文檔簡介
1、我國是一個森林資源相對貧乏的國家,木材供應日趨緊張。而農作物秸稈資源十分豐富,年產近6億噸。迄今為止,我國農作物秸稈的綜合利用除少量用作造紙、飼料外,工業(yè)化利用率很低。大量秸稈資源由于無法合理、科學的利用,造成了資源浪費和環(huán)境污染。利用農作物秸稈生產人造板產品的研究,雖然取得了可喜的研究成果,但生產工藝和產品仍局限在利用麥秸和稻草生產碎料板。本研究以幾種高大農作物秸稈為研究對象,通過對其纖維形態(tài)、化學成分、表面形貌及成分、表面潤濕性及表
2、面膠合性能的研究,探索秸稈表面改性的方法,結合重組木和單板條層積材的生產工藝,在基本不破壞秸稈縱向強度的條件下,探討秸稈膠合重組工藝技術,為農作物秸稈的合理、科學利用提供理論依據(jù)。 借助于光學顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對原料外貌和纖維形態(tài)進行觀察和分析,利用化學分析方法測定了秸稈的化學組成及化學性質,秸稈纖維的纖維形態(tài)、化學組分及纖維素含量與木材纖維大致相同,但木素含量較少,接近于部分闊葉材,半纖維素含量比木材纖維
3、多,而且灰分含量高。具有較大的酸堿緩沖容量,對常用膠粘劑膠合有不利影響。必須適當調整調膠工藝。 借助掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀(SEM-EDAX)分析,秸稈表面除H外,主要由C、O、Si、K四種元素組成,高粱和玉米秸稈表面含Si量高達30%以上,葵花稈表面含Si量較少。高粱稈表面塊狀物和棒狀物則主要由高碳化合物組成。 借助于OCA20光學接觸角測定儀并根據(jù)W.A.Zisman提出的臨界表面張力概念,經試驗測定和理論計算
4、,得出秸稈表面自由能分別為:高粱稈19.9mN/m,新疆葵稈30.2mN/m,貴州葵稈17.4mN/m,玉米稈29.6mN/m。秸稈的表面自由能比木材要低得多,屬于低能表面固體。 接觸角測定及膠合試驗表明,除了異氰酸酯外,脲膠、水溶性酚膠及醇溶性酚膠對幾種秸稈的表面不能形成有效的膠合,必須對秸稈表面改性和膠料改性。但秸稈分離后制成的板材可以形成一定的分布不均的膠合強度。說明分離有助于表面難粘秸稈材料的膠合,分離的單元越小即表面積
5、越大,重組后的膠合性越好?;瘜W藥劑對高粱稈表面的潤濕性有一定改善。在本試驗條件下,酸堿處理對于改善高粱稈表面潤濕性的作用不明顯。而表面活性劑處理對于改善高粱稈表面潤濕性的作用比較明顯。雖然試驗所用各種化學藥劑對高粱稈表面的潤濕性有一定改善,但對膠合性能的改善效果不明顯。 空氣低溫等離子體能快速、有效地改善秸稈表面的潤濕性和膠合性能。放電功率、氣體壓力、處理時間對秸稈的低溫等離子體處理效果有影響。在本試驗條件下,處理時間影響顯著,
6、氣體壓力和放電功率次之。其最佳處理工藝是:放電功率15W、氣體壓力20Pa、處理時間30s??諝獾蜏氐入x子體處理秸稈后,隨著時間的推移,處理效果會逐漸減弱,但17天后會趨向于穩(wěn)定并保持很長時間。 借助SEM-EDAX和FT-IR分析,空氣低溫等離子體處理對秸稈表面處理后,可以對材料表面進行刻蝕,去除弱界面層,在秸稈纖維表面引入大量的羥基、羰基、羧基等含氧官能團,從而達到改性的目的。 對于葵花稈、玉米稈和高粱稈等高大型農作
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