棉秆重组材制备工艺及相关技术研究

论文摘要

本文以脲醛树脂胶为胶黏剂,以棉秆为原料制作了重组材,对棉秆重组材的制备工艺进行了研究。探讨了板材密度、施胶量、热压温度以及热压时间对棉秆重组材物理力学性能的影响,寻找棉秆重组材制备的最佳工艺参数。同时探讨了不同蒸煮时间以及不同原材料(辣椒秆、烟秆、豆秆、棉秆以及玉米秆)对重组材的影响,对比了板材性能,从而为合理开发秸秆重组材提供了依据。主要研究内容包括三个部分,第一部分:研究了棉秆原料特性;第二部分:棉秆重组材热压工艺的研究,包括正交试验与各个工艺因素的单因素试验;第三部分:重组材相关技术的研究,包括不同原料与不同蒸煮时间的试验及碾压机设计理论的研究。取得以下研究结果:(1)板材密度、施胶量、热压温度以及热压时间等是影响棉杆重组材的主要因素。采用正交试验,通过方差分析得出,制备棉秆重组材的最佳工艺条件为:板材密度0.7 g/cm~3,施胶量12 %,热压温度120℃,热压时间14 min。(2)在试验研究考察的因素范围内,板材密度与施胶量对重组材的弹性模量有极显著影响;板材密度与热压时间对重组材的静曲强度有极显著影响;板材密度对重组材的内结合强度有极显著影响;施胶量对重组材的2 h吸水厚度膨胀率有显著影响,热压时间对其有极显著影响。(3)随密度增加(0.4～1.0 g/cm~3)重组材的弹性模量与静曲强度的变化趋势呈线性增加,内结合强度的变化趋势呈抛物线形,2 h吸水厚度膨胀率的变化趋势呈“V”形;随施胶量的增加(3～18 %)重组材的弹性模量、静曲强度的变化趋势呈二次线形,逐渐达到最大值,内结合强度的变化趋势呈抛物线形,2h吸水厚度膨胀率的变化趋势呈指数变化;随热压温度的升高(80～200℃)重组材的弹性模量、静曲强度与内结合强度的变化趋势呈抛物线形,2 h吸水厚度膨胀率的变化趋势呈“V”形;随热压时间的延长(6～22 min)重组材的弹性模量、静曲强度与内结合强度的变化趋势均呈抛物线形,2h吸水厚度膨胀率的变化趋势呈“V”形。(4)辣椒秆、烟秆、豆秆、玉米秆以及棉秆的重组材中,棉秆重组材的弹性模量性能最优,为7 051.81 MPa;棉秆重组材的静曲强度性能最优,为57.53 MPa;辣椒秆重组材的内结合强度性能最优,为0.72 MPa;玉米秆重组材的2 h吸水厚度膨胀率性能最优,为3.5 %。(5)随蒸煮时间的延长(0～6 h)棉秆重组材的弹性模量几乎不变,静曲强度与内结合强度的变化趋势呈线性下降,2 h吸水厚度膨胀率的变化较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 棉秆的利用现状
• 1.1.1 粉碎还田
• 1.1.2 造纸
• 1.1.3 制造刨花板、纤维板
• 1.1.4 制作饲料
• 1.1.5 用作食用菌的基质
• 1.1.6 制作纺织纤维
• 1.2 重组材的研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 棉秆原料特性研究
• 2.1 棉秆的结构
• 2.1.1 髓心
• 2.1.2 木质部
• 2.1.3 皮部
• 2.2 棉秆的化学成份
• 2.3 棉秆的物理性能
• 2.4 小结
• 第三章 棉秆重组材热压工艺的研究
• 3.1 材料与设备
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 主要试验仪器与设备
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 工艺流程
• 3.2.2 重组材物理力学性能检测
• 3.2.3 材料计算
• 3.2.4 试验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 重组材MOE 的的方差分析
• 3.3.2 重组材MOR 的方差分析
• 3.3.3 重组材IB 的方差分析
• 2h 的方差分析'>3.3.4 重组材TS_2h的方差分析
• 3.3.5 最佳工艺参数确定及验证
• 3.4 板材密度对棉秆重组材性能的影响
• 3.4.1 密度对重组材MOE 的影响
• 3.4.2 密度对重组材MOR 的影响
• 3.4.3 密度对重组材IB 的影响
• 2h 的影响'>3.4.4 密度对重组材TS_2h的影响
• 3.5 施胶量对棉秆重组材的影响
• 3.5.1 施胶量对重组材MOE 的影响
• 3.5.2 施胶量对重组材MOR 的影响
• 3.5.3 施胶量对重组材IB 的影响
• 2h 的影响'>3.5.4 施胶量对重组材TS_2h的影响
• 3.6 热压温度对棉秆重组材的影响
• 3.6.1 热压温度对重组材MOE 的影响
• 3.6.2 热压温度对重组材MOR 的影响
• 3.6.3 热压温度对重组材IB 的影响
• 2h 的影响'>3.6.4 热压温度对TS_2h的影响
• 3.7 热压时间对棉秆重组材的影响
• 3.7.1 热压时间对重组材MOE 的影响
• 3.7.2 热压时间对重组材MOR 的影响
• 3.7.3 热压时间对重组材IB 的影响
• 2h 的影响'>3.7.4 压时间对重组材TS_2h的影响
• 3.8 小结
• 第四章 重组材制备相关技术的探讨
• 4.1 不同秸秆重组材的制备
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 胶黏剂
• 4.1.3 工艺条件
• 4.1.4 结果与分析
• 4.2 原料蒸煮时间对重组材性能的影响
• 4.2.1 蒸煮时间对重组材MOE 的影响
• 4.2.2 蒸煮时间对重组材MOR 的影响
• 4.2.3 蒸煮时间对重组材IB 的影响
• 2h 的影响'>4.2.4 蒸煮时间对重组材TS_2h的影响
• 4.3 棉秆梳解碾压机的设计理论研究
• 4.3.1 碾压机主要设计参数的确定
• 4.3.2 梳解辊的设计
• 4.3.3 棉秆碾压机结构
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介