论文部分内容阅读
利用农作物秸秆（麦秆、稻草）生产非木质人造板是世界范围内人造板研究领域中的研究热点之一。但由于异氰酸酯的特性及成本等问题，使异氰酸酯麦秆刨花板在国内广泛实现工业化和被认同的速度极慢。为了适应市场需求，采用价格低廉的脲醛树脂或酚醛树脂生产麦秆刨花板日益引起人们重视。为此，本研究以麦秆为原料，从改善麦秆胶接界面性质的角度着手，分别研究了麦秆的表面形貌、化学组成、表面润湿性、酸碱性和胶接机理，采用稀碱喷淋处理和引入硅烷偶联剂两种方法对麦秆胶接界面改性，改性后的脲醛、酚醛树脂麦秆刨花板的物理力学性能显著改善。其中，酚醛树脂麦秆刨花板的物理力学性能已十分接近木质刨花板国家标准中A类二等品。 利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）对麦秆横切面、内、外表面的组织结构进行了观察和分析。结果表明：麦秆外表面形成的角质层及角质层上的脂肪和蜡质是影响胶接强度的主要因素；麦秆片在室温下经0.6％NaOH溶液处理后，其外表面出现“刻蚀”现象。 利用ESCA、FTIR和GC／MS以及常规化学分析方法，对麦秆的表面元素和化学组成进行了分析。结果表明：在麦秆（河南）不同层面上，C元素含量由外及里逐渐降低，O、N元素含量逐渐升高，Si元素含量在靠近外表面处最高；170℃是C、O元素含量的转折点，而N、Si元素在升温过程中含量变化不大。ESCA和显微-FFIR对麦秆表面官能团含量分析表明：麦秆外表面反应活性基团最少，内表面反应活性基团多于外表面，具有更大的反应活性。麦秆化学组成分析中测定了水分、灰分、原料中的SiO2、灰分中的SiO2、综纤维素、木素、聚戊糖及冷水、热水、苯-乙醇、苯-丙酮、乙醚和1％NaOH溶液抽提物的含量；在麦秆乙醚抽提物中鉴定了7种脂肪酸。麦秆的酸度属于中性，其pH值大于绝大多数木材的pH值，麦秆的缓冲容量越大，胶液pH值变化的阻力越大。 利用接触角测量仪和麦秆润湿模型，提出以扩散-渗透系数K值的大小来评价不同胶粘剂在麦秆表面上扩散渗透能力的强弱。K值越大，表明胶粘剂在麦秆表面的扩散渗透能力越强。试验中所用三种胶粘剂在麦秆表面的扩散渗透能力大小关系为KMDI＞KPF＞KUF。麦秆经稀碱处理后，二种胶粘剂在麦秆内、外表面的扩散渗透能力显著增加，平衡时间缩短。并比较了二种胶粘剂在麦秆表面的润湿性，计算了临界表面张力，最大胶接张力和胶接功等热力学物理量。 利用显微-FTIR、CP／MAS13C-NMR分析技术和麦秆胶接界面模型对三种不同胶粘剂与纤维素混合热压前后的变化表明：脲醛树脂、酚醛树脂利异氰酸酯树脂中的活性基团（—NH2、—CH2OH、—N=C=O）可以与纤维素C3、C6上的—OH发生化学反应。利用麦秆胶接界面模型通过对C1SESCA谱线分峰拟合，对比胶按前后官能团含量发现：麦秆表面分别与部分胶粘剂发生了化学反应，产生化学吸附。一 根据 pR、CRMAS‘’C．NMR和 ESCA获得的信息，分别从机械结合、流变学、弱界面层、化学键及吸附理论等不同角度对麦秆片胶接机理进行了分析和解释；并对偶联剂在麦秆胶按体系中的作用及作川机理进行了分析和解释。