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《福建农林大学》 2019年
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脱脂棉籽粉木材胶黏剂的制备及其应用研究

彭志翔  
【摘要】:甲醛类胶黏剂作为木材工业用胶的主导产品,在其生产和使用的过程中存在着甲醛释放、污染环境、危害健康等一系列问题。绿色环保型的木材用生物质基胶黏剂已成为国内外学者的研究热点,其中植物蛋白基胶黏剂是研究重点。大豆蛋白基胶黏剂研究较为成熟,已实现商业化应用;但棉籽蛋白基胶黏剂的研究与应用却较少。本论文以脱脂棉籽粉为原料,选用SDS、尿素、氢氧化钠以及几类聚季铵盐对棉籽蛋白进行结构改性,再利用交联试剂对结构改性后的棉籽蛋白暴露的官能团进行交联改性,提升脱脂棉籽粉胶黏剂的耐水性,以FT-IR、TGA-DSC、SEM分析了胶黏剂的改性机理,并应用于制作不同树种胶合板。本论文主要结果与结论如下:(1)颗粒度为140目的脱脂棉籽粉适合用于制备棉籽蛋白胶黏剂;改性剂处理的脱脂棉籽粉制备的胶黏剂吸水率和溶解率均上升,胶合强度变化与具体的改性剂有关,其中SDS对棉籽蛋白的改性效果最好:以占比胶黏剂总质量3.00%的SDS溶液改性制备的胶黏剂样品吸水率提升了367.67%,溶解率提升了54.92%,其制作的胶合板干状胶合强度提升了54.64%达到了1.50MPa,耐水胶合强度提升了39.47%达到了0.53MPa。(2)脱脂棉籽粉在3.00%的SDS溶液处理后,再添加交联试剂改性制备的胶黏剂吸水率和溶解率都下降,胶合强度有不同程度的提升;当PAE用量为2.78%时,效果最佳,但耐水胶合强度与PAE用量为1.92%无明显差异。相比SDS的改性效果,以1.92%PAE进一步交联改性的棉籽蛋白胶黏剂的吸水率下降了291.76%,溶解率下降了81.21%,其制作的胶合板干状胶合强度提升了6.00%达到了1.59MPa,耐水胶合强度提升了96.23%达到了1.04MPa。(3)在胶黏剂制备过程中采用FT-IR、TGA-DSC、SEM表征手段进行表征分析,结果表明:棉籽蛋白受SDS改性的影响,球蛋白结构被打开,暴露的亲水基团是导致其吸水率和溶解率上升的主要原因;再添加PAE,棉籽蛋白结构上暴露的亲水基团如羟基、羧基、氨基等与PAE树脂发生了化学交联,亲水性基团减少,大幅度提升胶黏剂的耐水性能。(4)正交试验结果显示:改性棉籽蛋白胶黏剂制作3层巨尾桉胶合板的最佳热压工艺为热压温度150℃,热压压力为1.5MPa,热压时间为260s或0.85 min/mm。(5)将改性棉籽蛋白胶黏剂结合最佳热压工艺应用于制作不同层数的杨木和松木胶合板,结果显示:三层胶合板的干状胶合强度最高为杨木胶合板2.17MPa,耐水胶合强度最高为马尾松胶合板1.15MPa;五层胶合板的干状胶合强度最高为杨木胶合板2.50MPa,耐水胶合强度最高为杨木胶合板1.08MPa;七层胶合板的胶合强度最高均为松木胶合板,分别为3.85MPa和1.22MPa。
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