零甲醛大豆蛋白胶粘剂粘合的稻草纤维板研制

论文摘要

中密度纤维板因其良好的性能发展迅速,然而,木材原料的短缺严重影响了中密度纤维板的生产,另外,常用于中密度纤维板生产的三醛胶来源于不可再生的化石资源,在中密度纤维板生产和使用中会长期释放对人体及环境有害的甲醛。本文以稻草纤维和豆粕为研究对象,对豆粕进行预处理和改性,以获得环保型的胶黏剂,利用稻草纤维代替木材纤维来缓解木材原料的不足,热压制造出无甲醛的稻草纤维板,并对稻草纤维板生产的影响因素进行分析,对稻草板工艺参数进行优化,为传统纤维板企业转型提供理论依据。本研究符合绿色环保理念的要求,对稻草、豆粕的高质化利用提供了出路。本论文的主要研究内容和结论如下：1、酶法处理大豆粗纤维制备大豆蛋白胶黏剂传统大豆蛋白胶的研究有很多,本文采用纤维素酶对豆粕中粗纤维进行预处理。研究表明,通过纤维酶预处理后的豆粕制备出来的大豆蛋白胶相比传统的两步法,减少了粉碎和均质步骤,更节能、低碳。2、稻草纤维板的研究采用波尔多液对稻草纤维进行预处理,通过电镜扫描成像和比色法测定其硅含量得出,处理后稻草纤维中硅含量明显减少,通过比色法的吸光度计算得出稻草处理前后的二氧化硅含量分别为6.613%和0.926%；通过对预处理前后稻草进行相同条件下压板,测得其主要物理力学性能静曲强度和内结合力有显著差别,波尔多液处理后的稻草要优于处理前的；通过单因素试验,研究表明,稻草碎料板的静曲强度在蛋白添加量为12%时最强,接近GB/T 21723-2008的要求,在蛋白添加量为18%时内结合力能接近GB/T 21723-2008的要求,稻草碎料的粒径对稻草板静曲强度和内结合力影响不大,稻草板的静曲强度和内结合力在一定压力范围之内随密度增大而增强。3、稻草板工艺参数优化研究采用Design Expert 7.1软件,运用RSM中的中心组合设计法（Central Composite Design）,以板材的主要机械性能指标-静曲强度和内结合力为响应值,研究了胚料含水率、热压温度及热压时间对利用大豆蛋白胶黏剂制造的稻草板主要机械性能的影响,建立了数学回归模型,对回归模型的显著性和失拟性进行了检验,绘制出相应曲面图及等高线图,分析了各影响因素的影响规律。建立了静曲强度及内结合力的二次多元回归模型,根据显著性检验和失拟性分析,模型显著、稳定性较好、失拟不显著,能较好的分析和预测响应值。根据各响应值与影响因素之间的响应曲面图及等高线,在本试验范围内,随着含水率和热压温度的提高,板材的静曲强度和内结合力都增强,但是含水率超过30%后,均有所减弱；随着热压时间的增长,板材的静曲强度和内结合力都增强,时间达到10min后,增强的不是很明显。根据软件的优化功能并结合实际的生产成本考虑,优化出了最佳工艺条件,得出了最优工艺参数为含水率为25%,热压温度为175℃,热压时间为10mmin,在此条件下,板材的静曲强度的检测结果为14.3 MPa,内结合力的检测结果为0.42 MPa,都达到GB/T 21723-2008的要求（静曲强度>14 MPa,内结合力>0.4 MPa）。4、以稻草板为芯板的仿细木工板的初步研究为了推广稻草纤维板的应用,以稻草板为芯材制造细木工板,测得仿细木工板的横向静曲强度全部超过GB/T 5849-1999的要求,但胶合强度与GB/T 5849-1999的要求还相差比较远。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大豆蛋白胶的研究现状
• 1.3 稻草纤维板的研究
• 1.3.1 稻草纤维的特点
• 1.3.2 无胶工艺
• 1.3.3 有胶工艺
• 1.4 研究意义及主要研究内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第2章 大豆蛋白胶的制备
• 2.1 试验材料和仪器
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 实验仪器和设备
• 2.2 检测方法
• 2.2.1 胶合强度的测定
• 2.2.2 粘度测定
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 传统两步法豆胶制备工艺
• 2.3.2 新型两步法豆胶制备工艺
• 2.3.3 豆胶三合板的制备工艺
• 2.3.4 传统豆胶工艺与新两步法比较
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 抗拉强度的测定结果
• 2.4.2 粘度测定结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 大豆蛋白胶稻草纤维板的研究
• 3.1 试验材料和仪器
• 3.1.1 稻草
• 3.1.2 大豆蛋白胶
• 3.1.3 仪器设备
• 3.2 方法
• 3.2.1 稻草预处理与前后电镜扫描
• 3.2.2 压板流程
• 3.2.3 实验设计
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 稻草预处理前后的电镜扫描图
• 3.3.2 稻草硅含量的测定结果
• 3.3.3 稻草预处理前后稻草板主要物理性能比较
• 3.3.4 稻草预处理前后稻草板防霉性能比较
• 3.3.5 蛋白添加量对稻草碎料板性能的影响
• 3.3.6 稻草粒径对稻草板性能的影响
• 3.3.7 密度对稻草板性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于响应面设计的稻草纤维板性能试验及优化研究
• 4.1 试验材料和仪器
• 4.1.1 稻草
• 4.1.2 大豆蛋白胶
• 4.1.3 仪器设备
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 压板流程
• 4.2.2 实验设计
• 4.2.3 数据处理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 试验结果
• 4.3.2 静曲强度
• 4.3.3 内结合力
• 4.3.4 工艺条件优化与验证
• 4.4 本章小结
• 第5章 以稻草板为芯板的仿细木工板的初步研究
• 5.1 试验材料和仪器
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 实验仪器和设备
• 5.2 制造方法及工艺
• 5.3 试验设计及成品检测
• 5.3.1 试验设计
• 5.3.2 成品检测
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 部分成品
• 5.4.2 稻草芯板厚度对仿细木工板性能的影响
• 5.4.3 稻草坯料含水率对仿细木工板性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本论文创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间的研究成果
• 致谢