竹纤维干法嵌合机理研究
发布时间：2021-07-07 16:55
木材无胶高强度胶合,是木材胶合的研究前沿,而无胶胶合理论虽然研究较早,但其核心基础理论仍停留在木质纤维中的半纤维素和木质素本身具有的胶结功能,且以此理论研发的木材无胶胶合技术存在着结合强度不足、工序繁琐、效率低下等缺陷,导致其未被工业化应用。竹材是木质纤维材料中的一种特殊原材料,介于木材和草之间。因此,笔者选用竹材为研究对象,通过干法热模压嵌合竹纤维粉末的方式,一步成型制备出竹纤维生物板,采用扫描电镜、纳米压痕仪、显微CT等现代分析技术,揭示竹纤维干法嵌合的超微机械结合和固结化合机理,确定竹纤维干法嵌合过程中分子键合机制和竹纤维干法嵌合机理,且竹纤维生物板具有高密度、高结合强度、耐水抗热等优点,突破了传统无胶胶合人造板工艺框架与产品缺陷。具体结果如下:竹纤维生物板的物理力学特性研究。干法嵌合竹纤维制备的竹纤维生物板密度均高于1.0 g/cm3,且整体没有断裂、分层和受破坏的现象发生,冷却时间为90 min,竹纤维干法嵌合温度为170℃时制备的竹纤维生物板整体结构更为致密,且受力后不易开裂,可以承受温度的变化,长时间在高温状态下不会出现开裂和变形,表层颜色较为自然美...
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
竹材细胞壁及化学成分Fig.1.1Bamboocellwallandchemicalcomposition
博士学位论文竹纤维干法嵌合机理研究2竹材因其生长速度快、产量高等特点，是世界范围内最著名的速生植物之一。目前，竹材人工林种植广泛，已分布于亚洲、非洲、美洲等各个地区。其中以中国、缅甸以及印度等国家为代表，竹材人工林种植面积达2200万hm2，年产量可达4.5亿m3，如图1.2所示。我国是世界竹类资源第一大国，竹材栽培和利用历史悠久，在竹类资源种类、面积、蓄积量、竹制品制造和出口等方面均为世界第一，享有“竹子王国”的美称[7-10]。我国的人工速成竹材具有生长速度快、产量高、干形通直、材质优良等优点，主要用于胶合板、纤维板、刨花板、制浆造纸、凉席以及竹工艺品等加工和制造，年产值高达数百亿元，具有良好的应用前景[11-15]。图1.2世界竹子的分布和经济效益Fig.1.2Distributionandeconomicbenefitsofbamboointheworld人造木竹材料，是以木材或竹材为原料，将其进行机械加工分离成不同单元材料后，通过施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品，产品主要有胶合板、刨花（碎料）板、纤维板、细木工板、层积材等产品，其附加产品和深加工产品多达成千上百种，大幅提高了木竹材的综合利用率，且有效节约木竹材，1立方米人造板可以取代3～5立方米原材料使用。人造板工业始于1923年左右，1949年前仅有水泥木丝板，1952年诞生了蛋白胶刨花板，1956年发明了树脂胶刨花板，1958年研制了纤维板，现在人造木竹材料是木材工业的主体产业，是全球房屋装修装饰主要用材。人造木竹材料生产中脲醛树脂胶黏
博士学位论文竹纤维干法嵌合机理研究4妇等免疫力较低的人群，近年来农村出现高发状态。特别是，二胎政策放开实施后，非城镇的孕妇人数显著增加，因甲醛污染而引发的遗传变异、白血病等疾病也随之增多，严重危及二胎政策实施过程中孕妇、胎儿、幼儿遗传健全与生命安全，这一现象引起了党中央和省委、省政府的高度重视。这些健康问题的产生与室内家具和装饰材料有着密不可分的关系，因此，目前急需寻找一种有效的途径对室内家具和装饰材料的甲醛等污染源释放问题进行解决。图1.3室内有害气体污染物来源Fig.1.3Sourceofindoorharmfulgaspollutants目前，无人工甲醛释放人造板制造主要是通过非醛树脂胶合、无胶胶合两种途径。然而，非醛树脂胶黏剂成本是脲醛树脂的十倍以上，难于在人造板工业普及[19-20]。尽管无胶胶合理论研究较早，但核心基础理论仍停留在木材半纤维素、木质素具有胶结功能[19-22]。根据我们最新的研究报道，仅依靠木质素或半纤维素自身的胶结性能难以实现高强度的竹材无胶胶合，以此理论为基础研发的竹材无胶胶合技术存在着一定的缺陷，如结合强度不足、工序较为繁琐并且效率低下，导致其未被工业化应用[23-25]。此外，竹纤维结合中细胞壁主要成分及其抽提物呈现出高反应活性，在生物质纤维干法嵌合过程中实现高强度分子键合与调控，已成为解决竹纤维结合中环境污染和资源浪费的关键[26-31]。然而，目前的纤维结合技术难于实现无公害加工，其主要原因是相关研究多集中在木质纤维树脂粘合领域[32-34]，而目前在无公害木质纤维结合加工方面的研究成果较为粗浅模糊，难以清晰地揭示其内在结合机理，也不能为木质纤维嵌合加工提供强有力的技术支
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材热处理研究及产业化进展[J]. 顾炼百,丁涛,江宁. 林业工程学报. 2019(04)
[2]基于纳米压痕技术的木材胶合界面力学行为[J]. 王新洲,谢序勤,王思群,李延军,梁星宇. 林业科学. 2019(07)
[3]园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究[J]. 康跃,李素艳,孙向阳,龚小强,余克非,蔡琳琳,王琳. 林业科学研究. 2019(03)
[4]脒基脲磷酸盐和硅酸钠对木材的阻燃作用[J]. 赵娟娟,刘刚,高明. 河北大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]玉米秸秆水解液不同干物浓度发酵效果探究[J]. 董春丽,商成祥,彭霞. 酿酒. 2019(03)
[6]中密度纤维板阻燃改性及表征技术研究进展[J]. 刘润,杨守禄,姬宁,黄安香,李丹,林建,林能明. 贵州林业科技. 2019(02)
[7]稀土电解槽石墨内衬高温氧化过程中孔隙结构演化规律及其分形特征[J]. 刘庆生,段旭,谈成亮. 化工进展. 2019(03)
[8]中国竹产业发展的机遇与挑战[J]. 孙正军,费本华. 世界竹藤通讯. 2019(01)
[9]喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体抗震性能试验研究[J]. 田黎敏,靳贝贝,郝际平,赵秋利. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2018(05)
[10]四种植物纤维/高密度聚乙烯木塑复合材料耐海水腐蚀性能比较[J]. 姜良朋,何春霞,王磊,姜彩昀. 复合材料学报. 2019(07)
博士论文
[1]甜龙竹及巨龙竹半纤维素、木质素结构诠释及相互间化学键合机制解析[D]. 史正军.北京林业大学 2013
[2]木质纤维素对里氏木霉产纤维素酶的诱导[D]. 陆青山.南京林业大学 2013
[3]三倍体毛白杨组分定量表征及均相改性研究[D]. 袁同琦.北京林业大学 2012
[4]无胶人造板制造工艺的研究[D]. 金春德.东北林业大学 2002
硕士论文
[1]两种竹质工程材料的流变性能研究[D]. 周臻徽.中南林业科技大学 2017
[2]竹材薄壁组织化学成分分析及降解研究[D]. 洪宏.中南林业科技大学 2015
[3]纤维素的去结晶[D]. 陈明凤.华南理工大学 2011
[4]竹子主要组分的分离及结构鉴定[D]. 彭湃.西北农林科技大学 2010
[5]棉秆蒸爆处理制备无胶纤维板工艺及胶合机理的研究[D]. 何翠芳.南京林业大学 2008
[6]环保型无胶胶合板的研究[D]. 程良松.中南林业科技大学 2006
本文编号：3270007
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
竹材细胞壁及化学成分Fig.1.1Bamboocellwallandchemicalcomposition
博士学位论文竹纤维干法嵌合机理研究2竹材因其生长速度快、产量高等特点，是世界范围内最著名的速生植物之一。目前，竹材人工林种植广泛，已分布于亚洲、非洲、美洲等各个地区。其中以中国、缅甸以及印度等国家为代表，竹材人工林种植面积达2200万hm2，年产量可达4.5亿m3，如图1.2所示。我国是世界竹类资源第一大国，竹材栽培和利用历史悠久，在竹类资源种类、面积、蓄积量、竹制品制造和出口等方面均为世界第一，享有“竹子王国”的美称[7-10]。我国的人工速成竹材具有生长速度快、产量高、干形通直、材质优良等优点，主要用于胶合板、纤维板、刨花板、制浆造纸、凉席以及竹工艺品等加工和制造，年产值高达数百亿元，具有良好的应用前景[11-15]。图1.2世界竹子的分布和经济效益Fig.1.2Distributionandeconomicbenefitsofbamboointheworld人造木竹材料，是以木材或竹材为原料，将其进行机械加工分离成不同单元材料后，通过施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品，产品主要有胶合板、刨花（碎料）板、纤维板、细木工板、层积材等产品，其附加产品和深加工产品多达成千上百种，大幅提高了木竹材的综合利用率，且有效节约木竹材，1立方米人造板可以取代3～5立方米原材料使用。人造板工业始于1923年左右，1949年前仅有水泥木丝板，1952年诞生了蛋白胶刨花板，1956年发明了树脂胶刨花板，1958年研制了纤维板，现在人造木竹材料是木材工业的主体产业，是全球房屋装修装饰主要用材。人造木竹材料生产中脲醛树脂胶黏
博士学位论文竹纤维干法嵌合机理研究4妇等免疫力较低的人群，近年来农村出现高发状态。特别是，二胎政策放开实施后，非城镇的孕妇人数显著增加，因甲醛污染而引发的遗传变异、白血病等疾病也随之增多，严重危及二胎政策实施过程中孕妇、胎儿、幼儿遗传健全与生命安全，这一现象引起了党中央和省委、省政府的高度重视。这些健康问题的产生与室内家具和装饰材料有着密不可分的关系，因此，目前急需寻找一种有效的途径对室内家具和装饰材料的甲醛等污染源释放问题进行解决。图1.3室内有害气体污染物来源Fig.1.3Sourceofindoorharmfulgaspollutants目前，无人工甲醛释放人造板制造主要是通过非醛树脂胶合、无胶胶合两种途径。然而，非醛树脂胶黏剂成本是脲醛树脂的十倍以上，难于在人造板工业普及[19-20]。尽管无胶胶合理论研究较早，但核心基础理论仍停留在木材半纤维素、木质素具有胶结功能[19-22]。根据我们最新的研究报道，仅依靠木质素或半纤维素自身的胶结性能难以实现高强度的竹材无胶胶合，以此理论为基础研发的竹材无胶胶合技术存在着一定的缺陷，如结合强度不足、工序较为繁琐并且效率低下，导致其未被工业化应用[23-25]。此外，竹纤维结合中细胞壁主要成分及其抽提物呈现出高反应活性，在生物质纤维干法嵌合过程中实现高强度分子键合与调控，已成为解决竹纤维结合中环境污染和资源浪费的关键[26-31]。然而，目前的纤维结合技术难于实现无公害加工，其主要原因是相关研究多集中在木质纤维树脂粘合领域[32-34]，而目前在无公害木质纤维结合加工方面的研究成果较为粗浅模糊，难以清晰地揭示其内在结合机理，也不能为木质纤维嵌合加工提供强有力的技术支
【参考文献】：
期刊论文
[1]木材热处理研究及产业化进展[J]. 顾炼百,丁涛,江宁. 林业工程学报. 2019(04)
[2]基于纳米压痕技术的木材胶合界面力学行为[J]. 王新洲,谢序勤,王思群,李延军,梁星宇. 林业科学. 2019(07)
[3]园林废弃物木质素降解真菌的筛选、鉴别及其能力研究[J]. 康跃,李素艳,孙向阳,龚小强,余克非,蔡琳琳,王琳. 林业科学研究. 2019(03)
[4]脒基脲磷酸盐和硅酸钠对木材的阻燃作用[J]. 赵娟娟,刘刚,高明. 河北大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]玉米秸秆水解液不同干物浓度发酵效果探究[J]. 董春丽,商成祥,彭霞. 酿酒. 2019(03)
[6]中密度纤维板阻燃改性及表征技术研究进展[J]. 刘润,杨守禄,姬宁,黄安香,李丹,林建,林能明. 贵州林业科技. 2019(02)
[7]稀土电解槽石墨内衬高温氧化过程中孔隙结构演化规律及其分形特征[J]. 刘庆生,段旭,谈成亮. 化工进展. 2019(03)
[8]中国竹产业发展的机遇与挑战[J]. 孙正军,费本华. 世界竹藤通讯. 2019(01)
[9]喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体抗震性能试验研究[J]. 田黎敏,靳贝贝,郝际平,赵秋利. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2018(05)
[10]四种植物纤维/高密度聚乙烯木塑复合材料耐海水腐蚀性能比较[J]. 姜良朋,何春霞,王磊,姜彩昀. 复合材料学报. 2019(07)
博士论文
[1]甜龙竹及巨龙竹半纤维素、木质素结构诠释及相互间化学键合机制解析[D]. 史正军.北京林业大学 2013
[2]木质纤维素对里氏木霉产纤维素酶的诱导[D]. 陆青山.南京林业大学 2013
[3]三倍体毛白杨组分定量表征及均相改性研究[D]. 袁同琦.北京林业大学 2012
[4]无胶人造板制造工艺的研究[D]. 金春德.东北林业大学 2002
硕士论文
[1]两种竹质工程材料的流变性能研究[D]. 周臻徽.中南林业科技大学 2017
[2]竹材薄壁组织化学成分分析及降解研究[D]. 洪宏.中南林业科技大学 2015
[3]纤维素的去结晶[D]. 陈明凤.华南理工大学 2011
[4]竹子主要组分的分离及结构鉴定[D]. 彭湃.西北农林科技大学 2010
[5]棉秆蒸爆处理制备无胶纤维板工艺及胶合机理的研究[D]. 何翠芳.南京林业大学 2008
[6]环保型无胶胶合板的研究[D]. 程良松.中南林业科技大学 2006
本文编号：3270007
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3270007.html
