【摘 要】
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目前,传统的中密度纤维板主要是使用成本较低的脲醛树脂胶黏剂生产,但生产过程中会产生游离甲醛,无胶纤维板可以从根本上解决纤维板生产中产生游离甲醛的问题;对于无胶纤维板胶合机理的研究很少,针对这样的现象,本文通过NaOH碱溶液高温高压水煮预处理杨木木片,磨浆得到木纤维,进一步制备无胶纤维板,探索最合适的预处理工艺,通过SEM、FTIR、XRD、XPS、化学成分分析等,探索碱处理木纤维对制造无胶纤维板的
【基金项目】
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国家林业公益性行业科研专项重大项目“木质材料无胶胶合关键技术研究与示范”(201504501);
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目前,传统的中密度纤维板主要是使用成本较低的脲醛树脂胶黏剂生产,但生产过程中会产生游离甲醛,无胶纤维板可以从根本上解决纤维板生产中产生游离甲醛的问题;对于无胶纤维板胶合机理的研究很少,针对这样的现象,本文通过NaOH碱溶液高温高压水煮预处理杨木木片,磨浆得到木纤维,进一步制备无胶纤维板,探索最合适的预处理工艺,通过SEM、FTIR、XRD、XPS、化学成分分析等,探索碱处理木纤维对制造无胶纤维板的宏观性能变化的内在机理,并研究碱处理对无胶纤维板制备节能方面的影响,进而得到了以下的结论:(1)木纤维制备工艺:打浆度和SEM结果显示:不同温度(150℃、180℃)和不同浓度碱溶液(水、1%、3%、5%)水煮处理并磨浆制造的木纤维分离程度接近,碱溶液可以使纤维表面变得更粗糙。当蒸煮温度为150℃、碱溶液浓度为1%时,半纤维素被水解,产生裸露羟基,羟基的伸缩振动达到最大,说明碱溶液可以让木纤维的结晶度的减小,裸露更羟基,。综上所述,选择蒸煮温度150℃、碱溶液浓度1%、蒸煮时间5min为最佳木纤维制备工艺的预处理条件。(2)用制备的木纤维在热压温度180℃、热压压力4MPa、热压时间10min的热压条件下制备无胶纤维板,通过测量其物理力学性能得出150℃下,低浓度的碱处理可以提高无胶纤维板的物理力学性能,其中当蒸煮温度为150℃、碱溶液浓度为1%时达到最佳性能,具体数值为弹性模量:4039.70MPa、静曲强度:19.65MPa、内结合强度:0.58MPa、24h吸水厚度膨胀率:51.36%。(3)无胶胶合机理:在碱性预处理条件下,NaOH对木纤维的活化实质是作为反应的催化剂,促进半纤维素、木素的降解,产生更多的游离活性羟基,在高温高压下形成各种不同的结合,活性-OH结合成氢键,从而提高纤维板的物理力学强度。热压过程中少量纤维素降解,结晶度降低,但是晶型没有改变。(4)碱处理对制备无胶纤维板节能方面的影响:在150℃水煮条件下,耗电量为7.3k Wh,而增大蒸煮温度和增加碱溶液浓度都可以降低制备无胶纤维板所需能耗,当预处理条件为150℃-5%时,制备无胶纤维板的能耗最低,为4.2k Wh。
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