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《中南林业科技大学》 2006年 博士论文
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农作物秸秆表面性能及胶合重组技术研究

陈桂华  
【摘要】:我国是一个森林资源相对贫乏的国家,木材供应日趋紧张。而农作物秸秆资源十分丰富,年产近6亿吨。迄今为止,我国农作物秸秆的综合利用除少量用作造纸、饲料外,工业化利用率很低。大量秸秆资源由于无法合理、科学的利用,造成了资源浪费和环境污染。利用农作物秸秆生产人造板产品的研究,虽然取得了可喜的研究成果,但生产工艺和产品仍局限在利用麦秸和稻草生产碎料板。本研究以几种高大农作物秸秆为研究对象,通过对其纤维形态、化学成分、表面形貌及成分、表面润湿性及表面胶合性能的研究,探索秸秆表面改性的方法,结合重组木和单板条层积材的生产工艺,在基本不破坏秸秆纵向强度的条件下,探讨秸秆胶合重组工艺技术,为农作物秸秆的合理、科学利用提供理论依据。 借助于光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对原料外貌和纤维形态进行观察和分析,利用化学分析方法测定了秸秆的化学组成及化学性质,秸秆纤维的纤维形态、化学组分及纤维素含量与木材纤维大致相同,但木素含量较少,接近于部分阔叶材,半纤维素含量比木材纤维多,而且灰分含量高。具有较大的酸碱缓冲容量,对常用胶粘剂胶合有不利影响。必须适当调整调胶工艺。 借助扫描电子显微镜和X射线能谱仪(SEM-EDAX)分析,秸秆表面除H外,主要由C、O、Si、K四种元素组成,高粱和玉米秸秆表面含Si量高达30%以上,葵花秆表面含Si量较少。高粱秆表面块状物和棒状物则主要由高碳化合物组成。 借助于OCA20光学接触角测定仪并根据W.A.Zisman提出的临界表面张力概念,经试验测定和理论计算,得出秸秆表面自由能分别为:高粱秆19.9mN/m,新疆葵秆30.2mN/m,贵州葵秆17.4mN/m,玉米秆29.6mN/m。秸秆的表面自由能比木材要低得多,属于低能表面固体。 接触角测定及胶合试验表明,除了异氰酸酯外,脲胶、水溶性酚胶及醇溶性酚胶对几种秸秆的表面不能形成有效的胶合,必须对秸秆表面改性和胶料改性。但秸秆分离后制成的板材可以形成一定的分布不均的胶合强度。说明分离有助于表面难粘秸秆材料的胶合,分离的单元越小即表面积越大,重组后的胶合性越好。 化学药剂对高粱秆表面的润湿性有一定改善。在本试验条件下,酸碱处理对于改善高粱秆表面润湿性的作用不明显。而表面活性剂处理对于改善高粱秆表面


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