论文部分内容阅读
该论文研究了采用等离子体调控稻秸界面性能,分析了改性前后稻秸表面的化学官能团、元素构成和润湿性,并以氧等离子体改性的稻秸碎料为原料试制了脲醛树脂刨花板。作为论文的延伸,开展了稻秸板在包装领域的应用研究。全文分为八部分,分别是:(1)绪论;(2)冷等离子体秸秆界面调控研究;(3)秸秆表面化学官能团分析;(4)秸秆表面化学元素分析;(5)秸秆表面润湿性研究;(6)冷等离子体改性秸秆人造板性能研究;(7)秸秆板应用研究;(8)总结论。研究结果表明:等离子体显著破坏了秸秆表层的脂类物质保护层,暴露了内部的极性基团和化学元素,同时进行了有效接枝。处理前,稻草表面-C-C-键和-C-H键含量高(58.7%),未见Si、K和Na元素出现;而经过O2等离子体处理后,稻草表面-C-C-键和-C-H键含量大幅度降低(22.4%),而其他基团(或元素)含量不同程度递增(-C-O-:12.6%→13.7%;-C=O:4.6%→6.5%;-COOH:2.0%→4.2%;Si:0→8.3%;K:0→1.6%;Na:0→1.4%),同时无机矿物质凸显。在真空度(5~30Pa)、气氛(O2)一定时,改性功率和处理时间时决定改性效果的两大关键工艺因子。在试验水平范围内(射频功率:150W、250W、350W;处理时间:3min、5min、7min),射频功率越高、处理时间越长,等离子体的刻蚀作用越显著。另外,结合XPS和FTIR的分析结果可以判定,稻草表层的“保护层”具备双层结构,其中长链脂肪烃作为最外保护层,覆盖了内部的无机矿物质保护层。氧等离子体对稻秸的界面调控,还可从润湿性改善得以体现。在100~300W功率氧等离子体预处理1~7min后,蒸馏水对稻秸的接触角明显降低。等离子体改性处理效果具有时效性。在常温、常湿空气中陈放24小时后,稻秸润湿角显著增大;但约在7天内,稻秸润湿角仍然控制于50o左右;10天后,等离子体改性处理的效果基本丧失。采用氧等离子体改性(200W,7min,5~30Pa)的稻秸碎料为原料,以脲醛树脂为胶粘剂(施胶量12%),试制的稻草板物理力学性能得到显著改善,静曲强度、弹性模量显著提高且部分达标,内结合强度和吸水厚度膨胀率明显优化。以秸秆节木代木制造包装箱,对于保护生态、推动包装业革新意义重大。研究中设计试制的“杨木-秸秆”复合包装箱,得到国家认可,可以在机电产业应用推广。