草木复合中纤板生物降醛法的机理与应用研究

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本论文通过分析原料配比对草木复合中密度纤维板的游离甲醛释放量的影响,探讨草木复合中纤板生物降醛的机理。分析稻草纤维如何通过物理、化学吸附脲醛树脂胶中的游离甲醛,达到降低板材的游离甲醛释放量的目的。 以脲醛树脂为胶粘剂生产草木复合中密度纤维板,纯草中纤板的游离甲醛释放量较纯木中纤板低。草木配比为25:75时,稻草纤维降醛效果最为明显,游离甲醛释放量较纯木中纤板降低约66.6%。草木配比为50:50及75:25时,复合中密度纤维板的游离甲醛释放量有所回升,但仍低于纯木中纤板。不同原料配比的草木复合纤维板的物理力学性能介于纯草中纤板与纯木中纤板之间。随着稻草纤维含量的增大,复合板的各项力学性能均呈现明显下降的趋势。 稻草表层硅细胞为有规则的、具一定高度的突起。加压蒸煮并水磨处理将稻草碎料加工为纤维的过程中,稻草碎料表面的硅质细胞突起部位出现部分或全部的脱落。脱落后的细小硅细胞又重新较均匀地吸附至稻草纤维表面上。该过程有效地增大了原料的比表面积,从微观结构的角度解释了稻草纤维具有降醛效果的原因。 红外光谱结果表示,经加压蒸煮及水磨处理后稻草纤维表面上羟基浓度急剧上升,有利于制板时的胶合,形成良好的粘接界面,提高板材的物理力学性能。热压成板后,复合中密度纤维板的羟基浓度较未成板前降低,其它各项基团的强度均有增加,并在SiO2吸收峰附近出现一微小肩带吸收峰。 X射线光电子能谱分析结果显示,草木复合材料中O元素的化学结合方式有三种,分别为:C—O—Si、Si—O—H或C=O和C—O—H。其中新出现的C—O—Si键的含量为27.65%。说明稻草纤维表面附着的SiO2粒子不仅可以与稻草纤维、木纤维表面上的羟基键合形成H键,也可以与脲醛树脂胶中的游离甲醛缔合生成十分稳定的C—O—Si键。从化学角度解释了稻草纤维具有降醛效果的原因。 随着稻草纤维加入量的提高,草纤维之间碰触的机率也随之增大。因附着在草纤维表面的SiO2之间距离变小,自身会产生团聚现象,内部形成Si—O—Si键,使得SiO2的活性大为降低,弱化了降醛效果。这可能是草木配比大于25:75游离甲醛释放量有所回升的原因。 在满足板材的强度的前提下结合考虑甲醛释放量的大小,得出纯木纤维中密度板生产中,以稻草纤维取代25%的木纤维,生产成本可降低5.84%。草木复合中密度纤维板能有效提高纯木纤维中密度板企业的经济效益,具有广阔的发展前景。
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