板栗壳斗/杨木低醛刨花板的研究

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我国是一个木材资源相对匮乏,非木材植物资源相对丰富的国家。合理利用非木材植物资源,为有效地解决我国木材资源短缺问题开辟了新的途径。板栗壳斗是板栗生产中产生的富含酚类物质的农业废弃物。本论文主要研究了板栗壳斗的自身性能,并以板栗壳斗为原料,以脲醛树脂为胶黏剂研制出板栗壳斗/杨木低醛刨花板,同时揭示了其降醛机理。本论文通过对板栗壳斗的纤维形态和化学成分分析,探究了板栗壳斗作为刨花板生产原料的可能性。并通过扫描电镜-能谱分析和热重分析等手段对板栗壳斗的特性进行探究。板栗壳斗的纤维形态与阔叶材十分相似。板栗壳斗的α-纤维素、半纤维素和木质素含量比杨木低,但是抽提物和灰分的含量比杨木高。其中板栗壳斗的热水抽提物和苯醇抽提物含量分别为29.30%和10.90%。综纤维素和酸不溶木素含量分别为52.87%和18.30%。灰分的含量为3.28%,总酚含量为13.79%。由扫描电镜-能谱分析结果可知,板栗壳斗的纤维表面有很多突起,且富含硅类物质。通过热重分析可知,板栗壳斗的热稳定性低于杨木,残炭率高于杨木。因此板栗壳斗的自身性能相对较差,以板栗壳斗为原料制备刨花板时,需要与其他木材进行复合制板。以脲醛树脂为胶黏剂,板栗壳斗和杨木为原料,制备了板栗壳斗/杨木低醛刨花板(板栗壳斗/杨木重量比分别为0/100、25/75、50/50、75/25和100/0)。试验结果表明:随着板栗壳斗含量的增加,刨花板的MOR、MOE和IB呈下降趋势。但刨花板的尺寸稳定性和阻燃抑烟性能有所提高,游离甲醛释放量也得到了明显降低。当板栗壳斗的添加量为75%时,刨花板的MOR、MOE和IB的值能够达到GB/T4897-2015的要求。游离甲醛释放量为0.47 mg/L,符合日本JIS的F***标准(≤0.5 mg/L)。通过对脲醛树脂胶黏剂刨花板与异氰酸酯胶黏剂刨花板的对比可知,异氰酸酯胶黏剂刨花板的IB和尺寸稳定性有所提高,但是MOR和MOE无明显增加,并且异氰酸酯胶黏剂的成本较高。采用单因素试验方法,探究了热压温度(145℃,160℃,175℃,190℃)、热压时间(3.5min,5min,6.5min)和刨花尺寸(A,B,C)对板栗壳斗/杨木(50/50)刨花板的物理力学性能和游离甲醛释放量的影响。试验结果表明:在试验范围内的最佳工艺参数为:热压温度为160℃,热压时间为5min,刨花尺寸为B。通过对不同原料配比的刨花板进行总酚含量的分析,并采用裂解气相色谱—质谱联用仪和傅里叶红外光谱仪等仪器,探究了刨花板的降醛机理。实验结果表明:板栗壳斗中含有能够与甲醛反应的酚类物质,通过板栗壳斗的添加,板栗壳斗中的酚类物质与甲醛反应生成了更多酚环邻位和对位的C-H、醚键C-O。通过对不同配比的刨花板的总酚含量的分析可知,板栗壳斗中的酚类物质与游离甲醛发生了反应,从而降低了刨花板的游离甲醛释放量。
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