環(huán)保地板用秸稈基木質(zhì)復(fù)合材制備及性能研究

【摘要】：我國農(nóng)作物秸稈資源非常豐富,但利用率較低大部分秸稈被直接棄置或焚燒,不僅造成資源的浪費(fèi)而且其煙霧灰塵嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。因此,對(duì)秸稈資源的合理開發(fā)利用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文以稻草秸稈為研究對(duì)象,利用自主研發(fā)的無機(jī)膠黏劑作為粘結(jié)劑,采用冷壓成型工藝制備了秸稈板基材,較系統(tǒng)研究了刨花形態(tài)、膠草比、密度及板材結(jié)構(gòu)對(duì)秸稈板物理力學(xué)性能的影響規(guī)律；并在此基礎(chǔ)上對(duì)秸稈板貼面以開發(fā)兩種結(jié)構(gòu)地板,通過單因素和正交試驗(yàn)系統(tǒng)研究了改性無機(jī)膠黏劑的涂膠量、熱壓溫度、熱壓時(shí)間和熱壓壓力對(duì)復(fù)合材物理力學(xué)性能的影響規(guī)律,獲得優(yōu)化的環(huán)保地板用秸稈基木質(zhì)復(fù)合材工藝；最后,采用錐形量熱儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀對(duì)復(fù)合材的燃燒性能和導(dǎo)熱性能進(jìn)行評(píng)價(jià),并同掃描電鏡從微觀上觀察了復(fù)合材膠合界面形貌。本研究的主要結(jié)論具體如下：(1)不同膠草比、原料形態(tài)、密度及板材結(jié)構(gòu)對(duì)秸稈板的物理力學(xué)性能均有顯著影響：隨著膠草比的增大,秸稈板的靜曲強(qiáng)度(MOR)和彈性模量(MOE)均先增大后減小,秸稈板的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度(IB)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),吸水厚度膨脹率(TS)則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；在同等施膠量的情況下,不同粗細(xì)料秸稈板MOR和MOE從大到小依次為：粗料、混合料、細(xì)料,IB從大到小而2hTS從小到大依次為：混合料、細(xì)料、粗料；模擬秸稈板的密度與MOR、MOE、IB和TS回歸方程分別為y=19.148x-2.9411、y=3711.495x-343.1512、y=1.902x-1.0521和y=-2.336x+4.7060,相關(guān)系數(shù)表明密度與各指標(biāo)均是密切線性相關(guān)；同等細(xì)粗料比例下單層結(jié)構(gòu)的MOR和MOE均比三層結(jié)構(gòu)大,單層結(jié)構(gòu)的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和抑制厚度膨脹也比三層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)。(2)單因素試驗(yàn)和正交工藝優(yōu)化試驗(yàn)表明：采用涂膠量為300g/m2、熱壓溫度為120℃、熱壓時(shí)間為18min、熱壓壓力為1.8MPa作為工藝參數(shù),地板用單層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材的各項(xiàng)性能最優(yōu)：含水率8%、MOR為49.2MPa、MOE為5600MPa、IB為1.15MPa、2hTS為1.56%、SB為0.96MPa、Ⅲ類Ⅱ類膠層均無剝離。(3)單因素試驗(yàn)和正交工藝優(yōu)化試驗(yàn)表明：采用涂膠量為300-m2、熱壓溫度為120℃、熱壓時(shí)間為18min、熱壓壓力為1.8MPa作為工藝參數(shù),地板用雙層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材的各項(xiàng)性能最優(yōu)：含水率8.8%、MOR為53.4MPa、MOE為6120MPa、IB為1.25MPa.2hTS為2.02%、SB為0.94MPa、Ⅲ類II類膠層均無剝離。(4)雙層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材的導(dǎo)熱系數(shù)比單層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材降低了21.7%,而單層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材的導(dǎo)熱系數(shù)比基材秸稈板只降低了3.4%；兩種不同結(jié)構(gòu)復(fù)合材的熱釋放速率(HRR)、pk-HRR、熱釋放總量(THR)、煙釋放速率(SPR)、總煙釋放量(TSP)及質(zhì)量損失速率(MLR)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通膠合板的值；雙層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材靜力彎曲試件主要表現(xiàn)為三種破壞形式：斷裂型、剪切型和混合型,其中主要以混合型破壞形式為主；適量的膠黏劑在合適的熱壓成型條件下,可以使膠黏劑滲透進(jìn)入單板的多孔性結(jié)構(gòu)中,形成力學(xué)嵌合或與細(xì)胞壁中聚合物成分形成化學(xué)連接,有利于提高界面層材料的力學(xué)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。 【關(guān)鍵詞】：環(huán)保地板 無機(jī)膠黏劑 單層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材 雙層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材 燃燒性能
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU564.6;TU531.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 開發(fā)農(nóng)作物秸稈的現(xiàn)實(shí)意義11-13
• 1.2.1 林業(yè)資源保護(hù)的需要11-12
• 1.2.2 生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的需要12
• 1.2.3 人造板工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展13-17
• 1.3.1 秸稈板國外研究進(jìn)展13-14
• 1.3.2 秸稈板國內(nèi)研究進(jìn)展14-17
• 1.4 復(fù)合地板研究現(xiàn)狀17
• 1.5 稻草秸稈開發(fā)地板用基材的可行性17-18
• 1.5.1 作為原料的可行性17-18
• 1.5.2 生產(chǎn)技術(shù)可行性18
• 1.5.3 生產(chǎn)工藝可行性18
• 1.6 秸稈板面臨的主要問題18-19
• 1.7 研究目的與意義19-20
• 1.8 主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 2 秸稈基材制備工藝21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 材料與方法21-23
• 2.2.1 材料與設(shè)備21-22
• 2.2.2 試驗(yàn)方法22
• 2.2.3 試驗(yàn)步驟22-23
• 2.3 結(jié)果與討論23-31
• 2.3.1 膠草比對(duì)秸稈板性能的影響23-26
• 2.3.2 原料形態(tài)對(duì)秸稈板性能的影響26-28
• 2.3.3 密度對(duì)秸稈板性能的影響28-30
• 2.3.4 板材結(jié)構(gòu)對(duì)秸稈板性能的影響30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 3 單層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材制備工藝33-47
• 3.1 引言33-34
• 3.2 材料與方法34-35
• 3.2.1 材料與設(shè)備34
• 3.2.2 試驗(yàn)方法34-35
• 3.2.3 試驗(yàn)步驟35
• 3.3 結(jié)果與討論35-46
• 3.3.1 涂膠量對(duì)復(fù)合材性能的影響35-38
• 3.3.2 熱壓溫度對(duì)復(fù)合材性能的影響38-40
• 3.3.3 熱壓時(shí)間對(duì)復(fù)合材性能的影響40-42
• 3.3.4 熱壓壓力對(duì)復(fù)合材性能的影響42-44
• 3.3.5 工藝優(yōu)化44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 4 雙層秸稈基木質(zhì)復(fù)合材工藝優(yōu)化47-60
• 4.1 引言47
• 4.2 材料與方法47-48
• 4.2.1 材料與設(shè)備47
• 4.2.2 試驗(yàn)方法47-48
• 4.2.3 試驗(yàn)步驟48
• 4.3 結(jié)果與討論48-59
• 4.3.1 涂膠量對(duì)復(fù)合材性能的影響48-50
• 4.3.2 熱壓溫度對(duì)復(fù)合材性能的影響50-52
• 4.3.3 熱壓時(shí)間對(duì)復(fù)合材料性能的影響52-55
• 4.3.4 熱壓壓力對(duì)復(fù)合材性能的影響55-57
• 4.3.5 正交試驗(yàn)57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 復(fù)合材燃燒性能評(píng)價(jià)與界面結(jié)構(gòu)特性分析60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 材料與方法60-62
• 5.2.1 材料與設(shè)備60-61
• 5.2.2 方法與步驟61-62
• 5.3 結(jié)果與討論62-70
• 5.3.1 物理力學(xué)性能對(duì)比分析62-63
• 5.3.2 燃燒性能評(píng)價(jià)63-67
• 5.3.3 熱學(xué)性能67
• 5.3.4 復(fù)合材破壞形式分析67-69
• 5.3.5 微觀結(jié)構(gòu)69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 6 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 攻讀學(xué)位期間主要的學(xué)術(shù)成果80-81
• 致謝81

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