利用玉米秸秆制作生物质板材的研究

论文摘要

自18世纪60年代开始，工业革命使人们通过利用能源带动机械创造出了生活的便利和享受，直到如今全世界所面临的地球能源危机和温室效应才给人们敲响了环境危机的警钟。为了保护我们生存的环境，维持整个生态的碳循环，充分发展循环经济和实现可持续发展的科学理念，低碳经济全球化已经成为一种客观趋势在不断壮大发展。所谓生物质就是生物的量，从生态学上讲，是把动物、植物、微生物等的本体换算成物理量的有机物。比如，玉米的秸秆作为一种重要的可再生生物质资源，除了满足人民日常生活的食物摄取之外，它的合理开发利用越来越受到人们的关注。本文主要以农业生物质转化和有效利用为出发点，利用玉米秸秆为原料，研制一种可自然降解的新型环境友好型材料——生物质板材。生物质材料的制作可以分为化学方法和物理方法。本文主要采用物理方法，将玉米秸秆经过前处理、纤维破碎分离、压缩成形和干燥等工艺之后，制成坚实的生物质材料。与化学方法相比，不需要进行物质变性，节约了制作成本，使用后的材料可以完全被土壤吸收，作为一种肥料再利用。是一种可降解的绿色环保型生物质材料。为更进一步研究生物质板的材料属性，对其进行弯曲试验，得到生物质板的弹性模量和破坏应力。实验结果显示，与一般聚乙烯发泡板材进行对比，玉米秸秆生物质板材的强度是聚乙烯发泡板的1.2倍。接着对试验片进行含水率测定试验，结果表明：含水率在5%左右的生物质板，其破坏应力越大，含水率也越低。由于玉米秸秆生物质板是由天然纤维材料制作，制作过程中不添加任何化学试剂并且强度与一般聚乙烯发泡板相比更大。因此，利用玉米秸秆制作生物质板材，其强度、自然降解等特性优越，在食品包装、墙体隔热保温、覆盖等方面有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图附表清单
• 1 引言
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 生物质材料的含义
• 1.3 国内外生物质材料研究现状
• 1.3.1 国外生物质材料开发与利用
• 1.3.2 国内生物质材料开发与利用
• 1.4 研究内容与目标
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究目标
• 2 玉米秸秆的利用现状
• 2.1 玉米的历史
• 2.2 玉米种植面积与产量情况
• 2.3 玉米秸秆利用现状
• 2.3.1 牲畜饲料
• 2.3.2 生物能源
• 2.3.3 工业应用
• 3 生物质板材制作
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 纤维的性质
• 3.1.2 玉米秸秆的主要成分
• 3.1.3 纤维的结合
• 3.2 实验目的
• 3.3 实验设备
• 3.3.1 恒温器
• 3.3.2 粉碎机
• 3.3.3 电动石臼机
• 3.3.4 钢制压缩模具
• 3.3.5 小型加热压力机
• 3.4 实验条件
• 3.5 生物质板材制作工艺
• 3.5.1 前处理
• 3.5.2 纤维离解
• 3.5.3 碾磨破碎
• 3.5.4 压缩成形
• 3.5.5 干燥工程
• 3.5.6 结论
• 4 生物质板材强度测试
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验设备
• 4.2.1 弯曲试验装置
• 4.2.2 A/D 变换器
• 4.3 实验条件
• 4.3.1 实验原料
• 4.3.2 试验片的制作
• 4.4 生物质板材强度实验
• 4.4.1 弯曲试验
• 4.4.2 数据处理
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 生物质板的含水率
• 4.5.1 含水率的测定
• 4.5.2 含水率对强度的影响
• 5 结论
• 5.1 本文结论
• 5.2 本课题建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要发表的学术论文
• 作者简介