基于改性大豆蛋白膠粘劑的中密度纖維板制備及性能研究.pdf

1、中密度纖維板(MDF)因其優(yōu)良的物理力學(xué)性能和機(jī)械加工性能，近年來需求量持續(xù)增長。然而，目前廣泛用于MDF生產(chǎn)的三醛膠，來源于不可再生的化石資源，在生產(chǎn)及使用過程中會(huì)長期釋放對人體及環(huán)境有害的甲醛。因此，研究開發(fā)環(huán)境友好型生物質(zhì)膠粘劑及MDF，具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用意義。本文獲得浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程系生物材料實(shí)驗(yàn)室與美國堪薩斯州立大學(xué)谷物科學(xué)與工業(yè)系生物材料及技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的國際合作項(xiàng)目資助，采用化學(xué)改性的大豆分離蛋白(SPI)膠粘劑，與

2、木纖維相混，實(shí)驗(yàn)室干法制備MDF，進(jìn)行MDF的性能研究并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，為基于改性SPI膠粘劑的MDF制備提供理論依據(jù)和技術(shù)措施。本課題的研究對促進(jìn)農(nóng)副產(chǎn)品向高附加值的生物質(zhì)材料和化石產(chǎn)品替代品轉(zhuǎn)化具有應(yīng)用基礎(chǔ)研究價(jià)值；對減少過分依賴化石資源和減輕環(huán)境污染壓力，緩解MDF市場的供需矛盾以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)與工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)施膠量和纖維板密度與纖維板力學(xué)性能指標(biāo)的相關(guān)性研究研究SDS改

3、性SPI膠粘劑的施膠量和纖維板密度與纖維板力學(xué)性能指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果表明，隨著施膠量的增加，MDF的抗拉強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度及彈性模量均增大：隨著密度在一定范圍內(nèi)的增加，MDF的抗拉強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度、彈性模量增大，呈正線性相關(guān)。綜合MDF的力學(xué)性能要求及制板成本，最佳的SDS改性SPI膠粘劑在MDF制備中的施膠量為13％左右，MDF的密度應(yīng)控制在0.75 g/cm<'3>左右。 (2)基于響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)的中密度纖維板性能試驗(yàn)及

4、優(yōu)化研究采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件MINITAB14，運(yùn)用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)中的中心復(fù)合設(shè)計(jì)，以物理性能指標(biāo)密度、24h吸水率、24h吸水厚度膨脹率和靜曲強(qiáng)度(MOR)、彈性模量(。MOE)、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度(IB)、抗拉強(qiáng)度(TS)等力學(xué)性能指標(biāo)為響應(yīng)值，研究板坯含水率、熱壓溫度及熱壓時(shí)間對基于改性SPI膠粘劑MDF物理力學(xué)性能的影響規(guī)律。建立了中密度纖維板力學(xué)性能MOR、MOE、IB、TS及物理性能密度、24h吸水厚度膨脹率、24h吸水率的二次多元回歸方

5、程(模型)，根據(jù)顯著性檢驗(yàn)和失擬性檢驗(yàn)結(jié)果，除密度外，各模型均顯著，失擬性不顯著，可以對各響應(yīng)值進(jìn)行很好的分析和預(yù)測。 根據(jù)各響應(yīng)值與影響因子之間的響應(yīng)曲面圖及等高線圖，在本試驗(yàn)的水平范圍內(nèi)，隨著板坯含水率的增加，MDF的MOR、MOE、IB、Ts、密度均增大，24h吸水厚度膨脹率、24h吸水率減小；隨著溫度的增加，MDF的MOR、MOE、密度減小，IB增大，TS先增大到一定值隨后不再增加，24h吸水厚度膨脹率、24h吸水率先減

6、小到一定值隨后穩(wěn)定；隨著時(shí)間的增加，MDF的MOR、MOE先增大到一定值隨后基本不再變化，TS、IB增大，密度先減小到一定值隨后不再有明顯變化，24h吸水厚度膨脹率、24h吸水率在時(shí)間較小時(shí)沒有明顯變化，當(dāng)時(shí)間較大時(shí)，隨著時(shí)間的增加而增加。根據(jù)“響應(yīng)變量優(yōu)化器”優(yōu)化結(jié)果，當(dāng)板坯含水率為35％、溫度為170℃、時(shí)間為8min時(shí)，MDF的綜合性能最佳，其中IB為0.82MPa、MOR為26.55MPa、MOE為2748.39MPa、24h厚