论文部分内容阅读
为了制备无甲醛木材胶粘剂,并解决造纸废液污染环境、浪费资源的问题,探索开发新型无毒、环保、绿色的胶粘剂,本文采用漆酶催化工业碱木素的方法,制备了可再生和环保的生物质基漆酶/木素胶粘剂,并对漆酶催化木质素的胶合机理进行了研究。主要内容包括四个部分:第一部分:漆酶活化木质素制备胶粘剂的研究,其中包括单因素试验和工艺优化试验。分析了酶催化工艺参数(漆酶用量、pH、活化温度、活化时间等)对漆酶/工业碱木素胶粘剂粘度及胶合性能的影响,为直接利用木质素资源制备人造板胶粘剂提供理论基础和技术参数;第二部分:漆酶/木素胶粘剂二次活化工艺研究,采用漆酶二次活化所得胶粘剂的胶合性能与对照样品进行比较分析,探讨漆酶活化木素制备胶粘剂的新工艺,以期更大程度上提高胶合强度;第三部分:研究了胶合板热压工艺条件(温度、时间、压力、涂胶量等)对漆酶/工业木质素胶粘剂性能的影响,探索漆酶/工业木质素胶粘剂的合理适用的压板工艺;第四部分:应用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)仪、紫外分光光度计等仪器检测了漆酶处理后木质素官能团的变化,初步探讨了漆酶/木质素胶粘剂的胶合机理。主要研究结论如下:(1)影响漆酶活化工业木质素制备木材胶粘剂工艺的主要参数有:漆酶用量、pH值、活化温度、溶液浓度及活化时间。本试验在单因素水平下确定各工艺参数的最佳值或范围:漆酶用量20～30mL/20g木素、pH值3.0～4.0、反应温度35℃、溶液浓度70%、反应时间7h。(2)根据单因素试验得到的最优参数范围,重点选择漆酶用量、pH值、活化温度及活化时间四个影响因子作为考察因素,每个因素设计三个水平,采用正交设计,得出各因素对胶合强度均有显著影响,显著性大小依次为为:漆酶用量>pH值>活化温度>活化时间,最佳的工艺参数组合为:漆酶用量30mL/20g木素,PH值3.0,反应温度35℃,反应时间7h,其胶合强度达到国家四类胶合板的标准。(3)通过二次活化工艺研究发现,木素经漆酶处理后的产物与未活化的木质素进一步反应,并再次用漆酶催化的二次活化工艺制备的胶粘剂,其胶合强度明显高于一次活化的胶粘剂。(4)通过漆酶/木素胶粘剂制备胶合板的单因素热压工艺研究,得到各工艺参数的最佳值范围:热压温度160℃左右,热压时间15～20min,涂胶量0.05～0.06g/cm2,热压压力为1.5MPa。(5)红外光谱分析显示:经漆酶处理后,O-H伸缩振动增强,吸收峰值增加,并且峰值位置波数增大,说明经过漆酶处理后羟基相对含量增大;共轭羰基拉伸振动明显增加,可能是由于在漆酶处理过程中α-羟基被氧化生成羰基造成的;酚羟基波段基本消失,证明漆酶能通过单电子氧化还原反应氧化木素中的酚羟基;漆酶处理后,甲氧基含量增大;另外,1137cm-1附近紫丁香基C-H酯键拉伸振动强度显著增大。(6)紫外光谱分析表明,漆酶处理前后,木素样品的紫外光谱图未发现明显变化。通过测定吸光度分析酚羟基含量的变化可以看出,漆酶处理后,木素的酚羟基含量比对照样有所减少,说明在人造板生产中加入漆酶有利于提高粘合效果。同时,对比高温前后木素的酚羟基含量变化发现,高温处理后,木素的酚羟基含量相应的都有减少,表明在人造板生产过程中适当的高温有利于木材的粘结。