漆酶活化木材生产人造板及其胶合机理研究
【摘要】:以枫香、思茅松边材和心材纤维,杨木单板、漆酶和工业木素及其磺酸盐为主要原料,在试验室条件下,用漆酶处理木纤维压制纤维板,研究漆酶处理条件对纤维板的密度、吸水厚度膨胀率、内结合强度(IB)的影响;用漆酶活化木素及其磺酸盐后的胶合体系生产胶合板,研究漆酶处理条件对胶合板的胶合强度(shearing strength)的影响;利用电子自旋共振波谱技术(ESR)检测漆酶处理木材、漆酶活化木素及其磺酸盐的活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)变化规律与稳定性规律,揭示其胶合机理。为开发新型环保、无毒、绿色的人造板产品,实现无胶胶合,解决游离甲醛污染问题奠定基础。
研究结论如下:
1) 研究了三种木材纤维不同的漆酶处理条件与纤维板物理性能之间的相关性,找出了漆酶处理木纤维的最佳处理条件为pH3.0、时间2h、温度50℃、酶用量20u/g;在温度200℃,压力5~7MPa,时间15min的热压工艺条件下压制成密度0.88g/cm~3的纤维板,枫香纤维板比思茅松纤维板的IB强度高,IB值可达到1.26MPa。
2) 研究了不同漆酶处理活化木素及其磺酸盐的工艺条件与胶合板的胶合强度之间的相关性,漆酶分别处理木素及其磺酸盐的各自最佳条件不尽相同。漆酶在pH5.5,时间60min,温度25℃条件下处理木素磺酸铵,在温度150℃,压力4.5~5MPa,时间30min的热压工艺条件生产杨木胶合板,其胶合强度值最大,为0.76MPa。
3) 研究了不同处理条件下两种漆酶处理三种木材后的ROS变化规律、ROS的稳定性,ROS浓度变化与纤维板IB的相关性。漆酶处理木材的最佳条件为pH3.0、时间2h、温度50℃、酶用量20u/g;ROS在48h内缓慢减小,此后浓度急剧下降,第7天基本消失;ROS与IB二者之间呈正相关。
【关键词】:枫香 思茅松 杨木 漆酶 纤维板 胶合板 内结合强度 自由基 【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TS653
【目录】:
- 独创性声明2-3
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-6
- 目录6-9
- 绪论9-17
- 1.1 漆酶特性及其应用10-13
- 1.1.1 漆酶特性10-11
- 1.1.2 催化氧化作用11-12
- 1.1.3 影响漆酶活性的因素12
- 1.1.4 漆酶的应用12-13
- 1.2 漆酶法生产纤维板研究现状13-15
- 1.2.1 国外研究现状13-14
- 1.2.2 国内研究现状14-15
- 1.3 研究目的和意义15-16
- 1.3.1 研究目的15
- 1.3.2 研究的意义15-16
- 1.4 研究内容16-17
- 1.4.1 漆酶处理木纤维工艺条件对纤维板物理力学性能影响的研究16
- 1.4.2 漆酶活化木纤维胶合机理的ESR研究16
- 1.4.3 漆酶活化木素及其磺酸盐生产胶合板及其胶合机理的ESR研究16-17
- 2 漆酶活化木纤维工艺条件对纤维板物理力学性能的影响研究17-30
- 2.1 材料与方法17-19
- 2.1.1 材料17-18
- 2.1.2 设备18-19
- 2.1.3 试验方法19
- 2.2 工艺参数的确定及其取值19-20
- 2.2.1 漆酶处理木纤维的工艺条件20
- 2.2.2 热压工艺参数20
- 2.3 试验设计20-21
- 2.3.1 试验设计20
- 2.3.2 物理力学性能检测指标及其检测方法20-21
- 2.4 试验结果与分析21-29
- 2.4.1 密度测定21-22
- 2.4.2 吸水厚度膨胀率测定22-23
- 2.4.3 不同漆酶处理条件对思茅松纤维板内结合强度的影响23-26
- 2.4.4 不同漆酶处理条件对枫香纤维板内结合强度的影响26-28
- 2.4.5 漆酶处理针、阔叶材生产纤维板的内结合强度比较28-29
- 2.5 本章小结29-30
- 3 漆酶活化木纤维胶合机理的 ESR研究30-62
- 3.1 自由基及其 ESR检测30-34
- 3.1.1 自由基30-32
- 3.1.2 电子自旋共振(ESR)32-33
- 3.1.3 电子自旋共振波谱分析的原理33-34
- 3.1.4 自由基捕捉剂 PBN34
- 3.2 材料与方法34-38
- 3.2.1 材料34-35
- 3.2.2 设备35
- 3.2.3 方法35-38
- 3.2.4 活性氧自由基检测条件及其浓度值计算38
- 3.3 结果与分析38-61
- 3.3.1 未处理木材与漆酶处理木材自由基的ESR图谱38-39
- 3.3.2 漆酶处理条件对思茅松心材自由基浓度变化影响研究39-45
- 3.3.3 漆酶处理条件对思茅松边材自由基浓度变化的影响研究45-49
- 3.3.4 漆酶处理条件对枫香木材自由基浓度变化影响研究49-51
- 3.3.5 漆酶处理不同树种木材自由基浓度比较51-55
- 3.3.6 漆酶处理杨木自由基浓度变化的ESR研究55-56
- 3.3.7 木材 ROS自由基稳定性规律的研究56-58
- 3.3.8 思茅松纤维板内结合强度与木材自由基浓度的相关性研究58-61
- 3.4 本章小结61-62
- 4 漆酶活化木素及其磺酸盐制胶合板及其胶合机理研究62-78
- 4.1 材料与方法64-66
- 4.1.1 材料64
- 4.1.2 仪器及设备64
- 4.1.3 试验方法64-66
- 4.1.4 工艺参数的确定及取值66
- 4.2 胶合板 IB检测方法66
- 4.3 结果与分析66-73
- 4.3.1 漆酶处理不同底物生产胶合板的胶合强度比较66-69
- 4.3.2 时间对漆酶处理同一底物生产胶合板的胶合强度的影响69-73
- 4.4 漆酶/木素及其磺酸盐混合体系的ESR研究73-77
- 4.4.1 材料与方法73-74
- 4.4.2 活性氧自由基检测条件及其浓度值计算74-75
- 4.4.3 结果与分析75-77
- 4.5 本章小结77-78
- 5 结论78-80
- 参考文献80-85
- 个人简介85-86
- 导师简介86-87
- 校外导师简介87-89
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