棉秆作为生物降醛材料的工艺及机理研究

论文摘要

甲醛污染依然是人造板工业亟待解决的重大问题。本论文通过分析原料配比对棉秆、黑松复合刨花板的甲醛释放量的影响，以及通过分析脲醛树脂胶粘剂中不同添加量的棉秆粉对胶合板甲醛释放量的影响，探讨棉秆降醛的机理。在此基础上，分析了棉杆通过物理吸附和化学反应的作用减少脲醛树脂胶中游离甲醛的机理。研究内容及结论如下:（1）以UF树脂胶为胶粘剂时，纯棉秆刨花板的甲醛释放量相对于纯木刨花板低。当棉秆与黑松刨花质量之比为60:40时，降醛效果明显，甲醛释放量较纯木刨花板降低约为40.8%，且达到E1级。随着棉秆刨花用量的增加，甲醛释放量逐渐下降。但复合板的各项物理力学性能，如静曲强度（MOR）和弹性模量（MOE）以及内结合强度（IB）均呈现下降的趋势，2h吸水厚度膨胀率（2hTS）呈现上升的趋势。综合考虑甲醛释放量及板材的物理力学性能，棉秆与黑松刨花质量的最佳配比为60:40。（2）以棉秆粉末用作脲醛树脂胶粘剂的添加剂压制胶合板，实验发现加入10%的棉秆粉，可以显著提高胶合板的胶合强度并且能够显著降低胶合板的甲醛释放量。在相同工艺条件下，以10%的面粉作添加剂压制胶合板，和以棉杆粉为添加剂压制的胶合板相比，胶合强度下降，甲醛释放量增多。（3）通过X射线光电子能谱分析，棉秆粉末表面附着的SiO2粒子可以与UF树脂胶中的游离甲醛发生缔合，形成稳定的C-O-Si键。从化学角度解释了棉秆具有降醛效果的原因。（4）在满足板材的强度的前提下结合考虑甲醛释放量的大小，得出胶合板生产中，用10%的棉秆粉作为添加剂，具有较高的经济效益，总成本相对面粉可以降低2.77%，产值利润率达到87.36%。其产生的社会和生态效益亦能满足企业和社会的需求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 人造板的发展
• 1.1.2 人造板甲醛释放研究
• 1.1.2.1 甲醛的危害与室内环境污染
• 1.1.2.2 人造板甲醛释放研究现状
• 1.1.2.3 甲醛释放测试方法的研究
• 1.1.2.4 人造板甲醛释放源
• 1.1.3 降低人造板甲醛释放量的主要方法
• 1.2 开展生物降醛法的研究意义
• 1.2.1 生物质甲醛捕捉剂的研究进展
• 1.2.1.1 茶叶基甲醛捕捉剂
• 1.2.1.2 树皮基甲醛捕捉剂
• 1.2.1.3 蛋白质基甲醛捕捉剂
• 1.2.1.4 中草药基甲醛捕捉剂
• 1.2.1.5 天然樟科植物基甲醛捕捉剂
• 1.2.1.6 其他类甲醛捕捉剂
• 1.2.2 棉秆资源状况及棉秆利用状况
• 1.2.2.1 棉秆资源状况
• 1.2.2.2 棉秆的利用现状
• 1.3 本研究的创新点
• 1.4 研究内容及方案设计
• 1.4.1 原料配比对复合刨花板甲醛释放量及物理力学性能的影响
• 1.4.1.1 原料配比对刨花板甲醛释放量的影响
• 1.4.1.2 原料配比对刨花板物理力学性能的影响
• 1.4.2 UF 胶中棉秆粉的添加量对胶合板甲醛释放量及物理力学性能的影响
• 1.4.2.1 UF 胶中棉秆粉的添加量对胶合板甲醛释放量的影响
• 1.4.2.2 UF 胶中棉秆粉的添加量对胶合板物理力学性能的影响
• 1.4.3 棉秆降醛机理分析
• 1.4.4 应用与效益分析
• 第二章 原料配比对复合刨花板甲醛释放量及物理力学性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.1.1 棉秆与黑松刨花
• 2.2.1.2 胶粘剂、防水剂与固化剂
• 2.2.1.3 主要设备
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 试验方案设计
• 2.2.2.2 不同原料配比的复合刨花板的制备
• 2.2.3 性能测试
• 2.2.3.1 物理力学性能测试
• 2.2.3.2 甲醛释放量测试方法[67]
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 不同原料配比对刨花板甲醛释放量的影响
• 2.3.2 不同原料配比对复合板物理力学性能的影响
• 2.3.2.1 弹性模量和静曲强度
• 2.3.2.2 内结合强度
• 2.3.2.3 2h 吸水厚度膨胀率
• 2.4 小结
• 第三章 UF 胶中棉秆粉的添加量对胶合板甲醛释放量及物理力学性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.1.1 单板
• 3.2.1.2 棉秆粉
• 3.2.1.3 胶粘剂和固化剂
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.2.1 试验方案设计
• 3.2.2.2 胶合板的制备
• 3.2.3 性能检测
• 3.2.3.1 胶合强度
• 3.2.3.2 甲醛释放量
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 棉秆粉添加量对胶合板胶合强度的影响
• 3.3.2 棉秆粉添加量对胶合板甲醛释放量的影响
• 3.4 小结
• 第四章 棉秆降醛机理的研究
• 4.1 前言
• 4.2 棉秆原料特点
• 4.3 X 射线光电子能谱分析
• 4.3.1 材料
• 4.3.2 方法
• 4.3.2.1 测试仪器及工作原理
• 4.3.2.2 测试方法
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.3.3.1 元素分析
• 4.3.3.2 曲线拟合与定量分析
• 4.4 小结
• 第五章 应用与效益分析
• 5.1 生产应用条件
• 5.1.1 技术条件
• 5.1.2 设备条件
• 5.2 效益分析
• 5.2.1 经济效益分析
• 5.2.1.1 UF 树脂胶的成本
• 5.2.1.2 添加剂原料成本
• 5.2.1.3 销售价格
• 5.2.2 社会与生态效益分析
• 5.3 小结
• 第六章 总结论
• 附录
• 参考文献
• 摘要
• Abstract