基于漆酶介體體系活化木纖維制備木質(zhì)纖維板的研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的高速增長，生態(tài)安全、人類健康和經(jīng)濟社會的和諧發(fā)展成為區(qū)域乃至國家發(fā)展的重要評價標(biāo)準(zhǔn)，人造板作為林業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展一直受到游離甲醛的制約，而漆酶作為生物環(huán)保型酵素的出現(xiàn)無疑成為解決這一問題的有效途徑，且對保障生態(tài)安全、發(fā)展低碳經(jīng)濟、推進節(jié)能減排、構(gòu)建資源節(jié)約型社會具有重要意義。
　　本研究以木纖維為原料，應(yīng)用漆酶介體體系活化木質(zhì)素生成天然膠粘物質(zhì)，采用高溫高壓熱處理法制備中密度纖維板，其主要包括四部分內(nèi)容:

2、(1)基于酚型（愈創(chuàng)木酚）和非酚型（藜蘆醇）木質(zhì)素模型化合物初步確定漆酶、人工介體(ABTS)和天然介體（香草醛）的配比和反應(yīng)條件;(2)基于傅里葉變換紅外光譜和X射線衍射圖譜確定紫外光預(yù)處理工藝，基于響應(yīng)面法優(yōu)化酶促反應(yīng)工藝參數(shù)和熱壓工藝參數(shù)，基于力學(xué)性質(zhì)和物化性質(zhì)確定提高尺寸穩(wěn)定性的處理工藝，由上述三部分內(nèi)容得到漆酶介體體系活化木纖維制備中密度纖維板的優(yōu)化工藝;(3)借助傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射儀、環(huán)境掃描電鏡、接觸角測定儀和

3、X射線光電子能譜探究中密度纖維板的結(jié)合機理;(4)基于人工加速老化試驗研究漆酶介體體系活化木纖維制備中密度纖維板的碳素儲存能力。
　　本研究得到的結(jié)論歸納如下：
　　(1)木纖維紫外光預(yù)處理的輻照時間為24h，輻照距離為50cm，輻照強度為150W/m2。此時，纖維素部分降解，增加木纖維的漆酶反應(yīng)活性點，同時少量木質(zhì)素降解為烷基醛，其可作為漆酶介體催化氧化非酚型木質(zhì)素;
　　(2)基于木質(zhì)素模型化合物得到的漆酶介體體系

4、活化木纖維的優(yōu)化工藝為pH5.0，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時間55min，木纖維體積分?jǐn)?shù)4.0％，ABTS摩爾濃度0.28mmol/L，香草醛摩爾濃度1.66mmol/L，漆酶活性60U/mL;中密度纖維板的熱壓優(yōu)化工藝為熱壓溫度165℃，熱壓壓力10MPa，熱壓時間512s。熱壓過程分為干燥過程和塑化過程，其中干燥過程設(shè)定為3周期循環(huán)干燥，每一周期均采用先升壓到10MPa保壓52s，而后降壓至4MPa保壓52s;塑化階段在10MPa保壓2

5、00s;
　　(3)以未經(jīng)尺寸穩(wěn)定性處理的中密度纖維板為參照樣，分別從物理力學(xué)性能、接觸角、官能團、纖維素結(jié)晶度和微觀形貌兒方而對比分析殼聚糖和固體石蠟對尺寸穩(wěn)定性的影響，研究認(rèn)為固體石蠟是借助石蠟分子的疏水性質(zhì)，通過封閉水分子的流通路徑來提高中密度纖維板的尺寸穩(wěn)定性，但時效短，降低力學(xué)強度;殼聚糖是以化學(xué)鍵合的方式加強木纖維之間的黏結(jié)，減少或阻斷水分子流通路徑來提高中密度纖維板的尺寸穩(wěn)定性，時效長，提高力學(xué)強度。因此，采用殼聚糖

6、來提高中密度纖維板的尺寸穩(wěn)定性，合理的添加量為1.2％;
　　(4)基于優(yōu)化工藝制備的中密度纖維板靜曲強度為34.41MPa，彈性模量為2887.9MPa，內(nèi)結(jié)合為0.89MPa，吸收厚度膨脹率為24.80％，根據(jù)國標(biāo)GB/T11718-2009可知，其達到潮濕狀態(tài)下使用的家具型中密度纖維板(MDF-FN MR)性能要求;
　　(5)通過傅里葉變換紅外譜圖、纖維素相對結(jié)晶度和X射線光電子能譜分析可知，中密度纖維板的無膠膠合主

7、要借助于酯化反應(yīng)、氫鍵鍵合、縮聚反應(yīng)、耦合反應(yīng)和schiff堿反應(yīng)，其中耦合反應(yīng)和縮聚反應(yīng)是主反應(yīng)。這些化學(xué)反應(yīng)促使纖維素內(nèi)生成新的結(jié)晶區(qū)，提高中密度纖維板的力學(xué)強度。熱壓時，木質(zhì)素在中密度纖維板內(nèi)部流動，使得中密度纖維板表面的羧基含量相對較多，內(nèi)部的醛基含量相對較多，從而使得纖維板內(nèi)部和表面的化學(xué)鍵合方式存在一定的差異性;
　　(6)不同人工加速老化時間段的試樣碳素儲存量＞參照樣2碳素儲存量＞參照樣1碳素儲存量，且均隨著人工加速

8、老化時間的延長而減少，其減少速率逐漸降低，但參照樣1的碳素儲存量流失速率大于試樣和參照樣2。碳素儲存量減少的根本原因在于中密度纖維板內(nèi)C-O和C-C鍵的斷裂及芳香環(huán)的降解，而直接原因是擴散-滲透系數(shù)的增大，短期來看，擴散-滲透系數(shù)的增大加速中密度纖維板的腐朽，木腐菌（白腐菌和褐腐菌等）破壞板材中的纖維素、半纖維素或術(shù)質(zhì)素的結(jié)構(gòu)，從而降低碳素儲存量;長期來看，腐朽程度的增強會顯著降低板材的密度，加速提高板材的吸濕性和滲透性，促其產(chǎn)生翹曲變