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)良的物理力學性能和機械加工性能，近年來需求量持續(xù)增長。然而，目前廣泛用于MDF生產的三醛膠，來源于不可再生的化石資源，在生產及使用過程中會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)境友好型生物質膠粘劑及MDF，具有重要的研究價值和應用意義。本文獲得浙江大學生物系統(tǒng)工程系生物材料實驗室與美國堪薩斯州立大學谷物科學與工業(yè)系生物材料及技術實驗室的國際合作項目資助，采用化學改性的大豆分離蛋白(SPI)膠粘劑，與

2、木纖維相混，實驗室干法制備MDF，進行MDF的性能研究并建立相關的數(shù)學模型，為基于改性SPI膠粘劑的MDF制備提供理論依據(jù)和技術措施。本課題的研究對促進農副產品向高附加值的生物質材料和化石產品替代品轉化具有應用基礎研究價值；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農業(yè)與工業(yè)的協(xié)調發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。主要研究內容和結論如下： (1)施膠量和纖維板密度與纖維板力學性能指標的相關性研究研究SDS改

3、性SPI膠粘劑的施膠量和纖維板密度與纖維板力學性能指標的相關性。結果表明，隨著施膠量的增加，MDF的抗拉強度、靜曲強度及彈性模量均增大：隨著密度在一定范圍內的增加，MDF的抗拉強度、內結合強度、靜曲強度、彈性模量增大，呈正線性相關。綜合MDF的力學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的密度應控制在0.75 g/cm<'3>左右。 (2)基于響應曲面設計的中密度纖維板性能試驗及

4、優(yōu)化研究采用試驗設計軟件MINITAB14，運用響應曲面設計中的中心復合設計，以物理性能指標密度、24h吸水率、24h吸水厚度膨脹率和靜曲強度(MOR)、彈性模量(。MOE)、內結合強度(IB)、抗拉強度(TS)等力學性能指標為響應值，研究板坯含水率、熱壓溫度及熱壓時間對基于改性SPI膠粘劑MDF物理力學性能的影響規(guī)律。建立了中密度纖維板力學性能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)顯著性檢驗和失擬性檢驗結果，除密度外，各模型均顯著，失擬性不顯著，可以對各響應值進行很好的分析和預測。 根據(jù)各響應值與影響因子之間的響應曲面圖及等高線圖，在本試驗的水平范圍內，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??；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吸水率在時間較小時沒有明顯變化，當時間較大時，隨著時間的增加而增加。根據(jù)“響應變量優(yōu)化器”優(yōu)化結果，當板坯含水率為35％、溫度為170℃、時間為8min時，MDF的綜合性能最佳，其中IB為0.82MPa、MOR為26.55MPa、MOE為2748.39MPa、24h厚