稻草—木纤维复合材料制造工艺研究

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本项研究受国家“863”计划“木材(竹材)/农业剩余物纤维复合材料制造技术”赞助。采用稻草刨花及木纤维两种原料以均混复合方式试制草木复合板,探讨了稻草与木纤维配比、施胶量、板密度及热压工艺等因子对板性能的影响,同时对草木复合时胶接界面性能进行研究,并就此种板材的经济效益进行了简单分析。结果表明: 稻草表面的Si元素是以SiO2和聚甲基硅氧烷的共同形态存在的,其中主要成分是SiO2。脲醛树脂胶在稻草表面形成较厚胶层,异氰酸酯胶形成的胶层较薄。未加热时脲醛树脂在稻草表面无法形成大量稳定基团,仅能形成极不稳定的醚键,而异氰酸酯在稻草表面有很好的活性,能形成多种稳定基团。木纤维表面游离羟基和活性基团的数量大于稻草。“稻草—脲醛树脂”体系是整个草木复合体系中最弱的环节。 生产草木复合板的较优工艺是热压温度160℃,热压时间30sec/mm,稻草施胶量6%、木纤维施胶量11%,密度不小于0.85g/cm3,配比不超过30%。此时板的各项性能完全达到GB/T11718-1999的要求,采用此工艺板材的游离甲醛含量完全符合相关国标要求。 木纤维与稻草的配比是影响草木复合板力学性能和湿性能的重要因素。配比与抗弯性能线性正相关,与吸水厚度膨胀率线性负相关,与内结合强度关系复杂。配比对板的端面密度分布没有明显影响。施胶量是影响草木复合板力学性能和湿性能的另一重要因素。施胶量下降导致板各项性能下降。施胶量为3%时几乎无法造出合格的板材。施胶量为4.5%时需对配比、密度等因子进行严格控制才能制得符合国标的板材。密度与力学性能呈线性正相关关系,密度对板吸水厚度膨胀率的控制主要在吸水初期,密度对板的端面密度分布没有明显影响。 加入适当木纤维后胶的成本降低幅度非常明显,生产草木复合板能有效提高稻草板企业的经济效益。
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