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随着我国人造板行业木材原料供需矛盾的日益加大,许多研究人员致力于农作物秸秆用于人造板生产的研究,以期使人造板行业原料供需矛盾得到一定程度的缓解。在众多农作物秸秆中,棉杆材料性能与木材最为接近,因此本文探讨了以棉杆为原料生产中密度纤维板的可行性,试验中将杨木作为对照。
论文研究了棉杆表面的润湿性能,棉杆纤维对脲醛树脂固化的影响;在此基础上重点对以棉杆为原料和以棉杆/杨木混合纤维为原料,以及以PMDI为胶粘剂的中密度纤维板制造工艺技术进行了研究,得出结论如下:
1棉杆润湿性能试验研究表明随热处理温度的升高,棉杆润湿性能降低,相同试验条件下极性液体在棉杆表面的润湿性能高于杨木,这些均与材料表面的碱性表面自由能(γs-)有关;极性胶粘剂UF在棉杆表面的润湿性能高于杨木,而非极性液体PMDI在两种材料表面润湿性能相差不大。
2论文采用差热分析手段主要探讨了不同比例的棉杆/杨木纤维对UF固化的影响,从差热分析结果来看,UF固化过程中醚键断裂形成亚甲基键,UF稳定性进一步增强;原料主要对UF的这一反应过程影响较大,在这一转变过程中,与棉杆纤维混合时UF的转变程度最大,其次是与棉杆/杨木比例为3∶1、0∶4、1∶3的情况,与棉杆/杨木1∶1混合时,转变程度最低。
3棉杆中密度纤维板的制板工艺参数的研究采用正交试验得出以UF为胶粘剂条件下棉杆主要生产工艺的较优参数为:施胶量12%,热压温度180℃,热压时间15s/mm;该工艺条件下板材力学性能非常好,但是板材24h吸水厚度膨胀率比较高。防水剂施加量为2%条件下,该性能仍未达到国家标准要求。
4探讨了以棉杆/杨木混合比例对板材性能的影响。棉杆/杨木纤维除混合比例为1∶1的情况外,其它混合比例板材的力学性能均可达到国家标准的要求,板材吸水厚度膨胀率随原料中杨木纤维比例的增加而降低;棉杆/杨木混合纤维比例1∶3条件下加入2%的防水剂板材吸水厚度膨胀率可达到国家标准要求。对于棉杆/杨木混合比例1∶1条件下,板材内结合强度比较低,分析原因认为与原料的酸缓冲容量低有关。
5研究了PMDI为胶粘剂制造棉杆中密度纤维板的相关制板工艺。结果表明随着原料含水率和PMDI施胶量的增加,板材物理力学性能得到明显改善。原料含水率18%,施胶量5%,热压温度160℃,热压时间15s/mm,防水剂加入量1%或者热压温度180℃,热压时间20s/mm,不加防水剂条件下,板材性能可达到国家相关标准中优等品的要求。