落叶松树皮热解特性及热解油制胶技术研究

论文摘要

树皮是重要的林业加工废弃物,是生物质能源重要的组成部分之一,因此合理高效地加工利用树皮,将其转化为高效、清洁、可再生的新能源具有重大意义。本文以落叶松树皮为对象,研究了不同热解工艺条件下落叶松树皮的热解特性以及热解产物,不同的热解工艺对热解产物得率的影响,采用X射线衍射仪（XRD）研究了落叶松树皮热解固态产物树皮炭的性质,结晶度等;同时采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）研究了落叶松树皮热解的液态产物树皮醋液成分。通过落叶松树皮热解的热重（TG）和差示扫描量热分析（DSC）揭示了落叶松树皮的热解机理。建立了落叶松树皮热解的动力学模型,采用积分法求解模型并获得动力学参数活化能（E）和指数因子（A）。采用不同配比的落叶松树皮热解油代替苯酚制备酚醛树脂胶粘剂,通过对热解油的傅立叶红外（FTIR）分析,初步探讨了热解油代替苯酚制备酚醛树脂的合成原理,并对合成的落叶松树皮热解油-酚醛树脂胶粘剂进行了傅立叶红外（FTIR）分析,利用差示扫描量热分析（DSC）研究了落叶松树皮热解油-酚醛树脂胶粘剂的固化。通过正交实验设计,获得了不同配比的落叶松制热解油-酚醛树脂胶粘剂备杨木胶合板的最佳工艺条件。研究结果如下:针对落叶松树皮热解产物的研究表明:1、当热解温度为450℃、600℃和750℃、平均升温速度为150℃/h、升至终点温度后的保温时间为1h时,随着热解温度的升高,树皮炭的得率呈下降趋势,而树皮醋液和树皮煤气的得率则呈上升趋势;当热解温度相同（T=450℃）时,随着平均升温速度的加快,树皮炭的得率呈下降趋势,而树皮醋液和树皮煤气的得率则呈上升趋势,但各产物得率数值变化的幅度并不大。2、在实验选定的热解条件下,随着热解温度的增加,树皮炭中灰分的含量和固定碳的含量随着热解温度的升高而增加,挥发分的含量则随着热解温度的增加而减少;而树皮炭的比表面积呈上升趋势,比表面积的平均值为225.67m2/g。树皮炭中的孔隙以微孔为主。3、树皮醋液中除水以外的主要组分有:有机酸、酚类、醛类、酮类、醇类和酯类等。在所选定的实验条件下,树皮醋液主要成分含量平均值由大到小的排列顺序为:酚类（45.620%）、有机酸（13.851%）、酮类（9.754%）、醛类（8.573%）、醇类（1.749%）、酯类（0.205%）。针对落叶松树皮热解动力学的研究表明:1、落叶松树皮热解过程的热重分析表明,落叶松树皮热解过程可以划分为:干燥阶段、热解阶段、炭化煅烧等三个阶段。由于落叶松树皮中木质素的含量高于纤维素和半纤维素,其微分热重曲线在热解阶段有两个明显的峰,且热重曲线温度分布范

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 我国森林资源现状及特点
• 1.2 树皮资源利用的现状
• 1.2.1 树皮的化学成分
• 1.2.2 树皮的物理利用
• 1.2.3 树皮的化学利用
• 1.3 树皮热解油制胶的发展状况
• 1.3.1 热解油制胶技术的理论基础与发展过程
• 1.3.2 生物质热解油生产技术的发展概况
• 1.3.3 我国木材热解工业的兴衰
• 1.4 本研究的目的、意义
• 1.5 本论文的内容
• 2 落叶松树皮的热解产物研究
• 2.1 前言
• 2.2 热解条件对落叶松树皮热解产物得率的影响规律
• 2.2.1 实验设备与操作步骤
• 2.2.2 实验试材与方案
• 2.2.3 实验结果与分析
• 2.3 热解条件对树皮炭性能的影响规律
• 2.3.1 热解条件对树皮炭含碳量的影响规律
• 2.3.2 热解条件对树皮炭比表面积的影响规律
• 2.3.3 落叶松树皮炭的XRD 分析
• 2.4 热解条件对树皮醋液成分及含量的影响规律
• 2.4.1 树皮醋液主要成分的测定
• 2.4.2 沉淀焦油含量的测定
• 2.5 本章小结
• 3 落叶松树皮热解动力学研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 树皮资源及加工利用状况
• 3.1.2 生物质材料的热解过程、热解机理及动力学研究
• 3.1.3 本章研究的主要内容
• 3.2 落叶松树皮的化学成分分析
• 3.3 落叶松树皮热解的热重分析（TG）及差示扫描量热分析（DSC）
• 3.3.1 实验材料与方法
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 落叶松树皮的热解动力学研究
• 3.4.1 化学反应动力学简介
• 3.4.2 实验材料与方法
• 3.4.3 落叶松树皮热解动力学方程及求解
• 3.4.4 结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 4 落叶松树皮热解油-酚醛树脂胶粘剂的制备
• 4.1 前言
• 4.1.1 酚醛树脂及其改性研究
• 4.1.2 酚醛树酯的绿色化研究
• 4.1.3 本章研究的主要内容
• 4.2 落叶松树皮热解油－酚醛树脂胶粘剂的制备
• 4.2.1 实验材料与方法
• 4.2.2 落叶松树皮热解油-酚醛树脂的合成原理
• 4.2.3 合成工艺
• 4.2.4 树脂的性能检测
• 4.2.5 树脂的FTIR 分析
• 4.2.6 落叶松树皮热解油-酚醛树脂固化的 DSC 分析
• 4.3 本章小结
• 5 热解油-酚醛树脂胶制备胶合板技术研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料
• 5.3 实验仪器和设备
• 5.4 实验方法
• 5.4.1 热解油-酚醛树酯胶合板的制备
• 5.4.2 胶合工艺正交实验设计
• 5.4.3 胶合强度的测定
• 5.5 结果与讨论
• 5.5.1 胶合强度测试结果
• 5.5.2 不同胶种对胶合强度的影响
• 5.5.3 影响胶合强度的主因素分析
• 5.6 本章小结
• 6 结果与讨论
• 参考文献
• 个人简历
• 导师简介
• 成果清单
• 致谢