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黎蒴栲和尾巨桉是中国南方两种比较具有代表性的速生树种。黎蒴栲是中国南方的一种乡土树种,速生性强,适应性广,轮伐期短,大面积种植可以为薪炭林和用材林。尾巨桉是我国从国外引进桉树后改良的一种速生树种,是我国南方各省主要造林树种之一。黎蒴栲和尾巨桉优化利用的研究可以提供出一种新的木材工业原料,同时保护珍稀和珍贵的树种资源,促进整个生态环境的保护和平衡。本论文着眼于黎蒴栲和尾巨桉的综合高附加值利用、刨花的前期抽提处理和刨花板的热压工艺优化,还对刨花与胶粘剂之间的胶合机理作了一定的研究,从微观上解释抽提处理工艺与刨花板力学性能之间的关系,从而验证刨花板宏观上所表现出来的力学性能与抽提处理工艺的关系。
本论文从刨花/胶粘剂的界面入手,应用界面融合原理和界面控制技术,试图钝化或活化刨花的表界面,实现6~7%的施胶量(普通脲醛树脂胶)就能满足刨花板胶合的要求,重点解决刨花板的甲醛释放量问题,所研究的刨花板属于绿色环保材料。
本论文的主要研究内容和研究结果可以概括起来分为以下几个部分。
(1)通过对黎蒴栲和尾巨桉的抽提处理工艺的研究可以看出,利用界面融合剂对黎蒴栲和尾巨桉刨花进行前期抽提处理是可以改善刨花板的力学性能的。通过试验和分析,得到黎蒴栲刨花抽提处理优化工艺:温度为60℃,时间为120min,施胶量为7%。尾巨桉包花抽提处理最优工艺为:温度为60℃,时间为180min,施胶量为9%。同样在满足刨花板国家标准的前提下,由于施胶量的降低,不仅降低了生产的成本,也降低了刨花板的甲醛含量。在实际生产中也可以选择不同的工艺参数来满足不同的生产需求。
(2)通过试验和分析,得到黎蒴栲和尾巨桉刨花板最佳生产工艺均为:热压时间为5min,施胶量为7%,成板密度为0.70g/cm3,固化剂1‰。由以上工艺制得的刨花板其产品质量接近或超过国家标准GB/T4897-2003的要求,甲醛释放量达到国家标准GB/T4897-2003的E2级产品,并接近E1级标准;密度、含水率、2h吸水厚度膨胀率符合国家标准GB/T4897-2003的要求。此工艺可以在生产实际中根据需要做出相应的改动,如在达到国家标准的同时还要提高刨花板的力学强度,则可以通过提高施胶量来控制,但同时也要考虑甲醛释放量和成本的要求,进行综合考虑。
(3)对于黎蒴栲和尾巨桉刨花进行抽提处理是可以解决产品质量、甲醛释放量、生产成本三者的矛盾关系的。只要我们找出能够这三者之间的平衡点,就可以把三者有机的结合起来,使之达到我们的要求。刨花经过抽提以后,利用7%的施胶量就能够制造出达到国标要求性能的刨花板是论文的一大创新。
(4)用黎蒴栲刨花,采用施胶量、固化剂添加量、热压时间不同来制造刨花板,测量出其成品的含水率以及密度,通过实测其吸水厚度膨胀率、静曲强度、内结合强度,建立回归方程以达到对不同物理力学性能的预测。
(5)通过对红外谱图的分析,我们可以得出,在1700-1725cm-1和2850-2925cm-1处的吸收带有明显减弱,说明原来覆盖在刨花表面的脂肪酸类抽提物大部分被排除或迁移。利用界面融合剂对黎蒴栲和尾巨桉刨花进行前期抽提处理,能够有效的去除刨花表面的抽提物,大大改善胶粘剂与刨花之间的胶合。