基本信息
- 項目名稱：
- 利用農(nóng)林廢棄物制備的綠色環(huán)保型人造板
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 現(xiàn)有人造板采用的膠粘劑（如脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂等）含有大量游離態(tài)甲醛，會不斷釋放至人類的生活與工作環(huán)境，極易引起氣管炎、哮喘、皮炎甚至惡性腫瘤等疾病。此外，竹加工業(yè)產(chǎn)生大量加工剩余物，如被廢棄既浪費寶貴資源又污染生態(tài)環(huán)境。 本作品針對以上問題，通過對大豆蛋白的改性獲得生物質(zhì)膠粘劑，與竹纖維、竹顆粒等竹業(yè)加工殘余物制備一種環(huán)境友好型板材，實現(xiàn)無醛化生產(chǎn)，提升人造板產(chǎn)品的質(zhì)量檔次，促進生物質(zhì)資源的可持續(xù)利用。
- 詳細介紹：
- 本作品針對當前人造板，特別是纖維板和刨花板的生產(chǎn)實際和市場需要，通過對大豆蛋白的改性獲得生物質(zhì)膠粘劑，與竹纖維、竹顆粒等竹業(yè)加工殘余物制備一種環(huán)境友好型板材，實現(xiàn)無醛化生產(chǎn)，提升人造板產(chǎn)品的質(zhì)量檔次，促進生物質(zhì)資源的可持續(xù)利用。 作品制備步驟如下：配制改性試劑溶液→添加大豆分離蛋白→攪拌至均勻呈懸浮液→與竹纖維或竹刨花混合均勻→調(diào)節(jié)板坯含水率→鋪裝→熱壓成型。 作品特色：原料來自殘余物、性能優(yōu)越、制備過程無污染、成本低。 作品具有輕質(zhì)高強、結(jié)構細密、質(zhì)地均勻、表面平整光潔、隔音隔熱和不易變形等優(yōu)點，作為一種環(huán)境友好型板材，適合各種機械加工，還能進行各種方法的表面裝飾，可被廣泛地應用于建筑材料、家具制造、室內(nèi)裝修、電視機殼及音響設備制作，同時也是車、船裝修的理想材料。作為一種高性能、多功能、低成本的材料，本作品也以其技術壁壘而具備更強的行業(yè)創(chuàng)新效應，相比于一般材料幾倍的附加值而言，本作品將具有更高的附加值和更廣泛的應用前景。 在國內(nèi)，有關大豆蛋白改性作為膠粘劑的研究報道較少。未見除本作品項目組之外的有關基于改性大豆蛋白膠粘劑制備綠色環(huán)保、無甲醛釋放的竹人造板的文獻報道。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 發(fā)明目的：現(xiàn)有人造板用膠粘劑含有大量游離態(tài)甲醛，會不斷釋放至人類的生活與工作環(huán)境，易引起氣管炎、哮喘、皮炎甚至惡性腫瘤等疾病。此外，竹加工業(yè)產(chǎn)生大量加工剩余物，如被廢棄既浪費寶貴資源又污染環(huán)境。本作品針對以上問題，通過對大豆蛋白的改性獲得生物質(zhì)膠粘劑，與竹纖維、竹顆粒等竹業(yè)加工殘余物制備一種環(huán)境友好型板材，實現(xiàn)無醛化生產(chǎn)，促進生物質(zhì)資源的可持續(xù)利用。 基本思路： 1、研究不同濃度NaOH或SDS溶液對大豆蛋白膠粘劑剪切強度的影響，得到最佳的改性方法，為板材的制備提供依據(jù)。2、研究不同改性大豆蛋白膠粘劑與竹業(yè)加工剩余物的混合比例對板材力學性能的影響，確定膠粘劑的最佳用量。3、選擇不同的板坯含水率、熱壓溫度、熱壓時間，進行二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設計，研究板材物理力學性能變化規(guī)律，獲得較佳熱壓工藝參數(shù)。 創(chuàng)新點：本作品以林業(yè)加工廢棄物為原料，具有來源廣泛的優(yōu)勢，能減低生產(chǎn)成本；使用改性大豆蛋白膠粘劑，不含甲醛，保證了所制板材綠色環(huán)保；制備過程基本上不存在廢水污染等問題；廢棄后的板材易降解，是一種環(huán)境友好型產(chǎn)品。國內(nèi)未見相關報道。 技術關鍵：1、使用NaOH或SDS對大豆分離蛋白進行改性，保證制取的膠粘劑黏結(jié)強度達到使用要求。2、通過優(yōu)化相關參數(shù)，保證膠粘劑和竹業(yè)加工剩余物能很好的結(jié)合，提高板材物理力學性能。 主要技術指標：板材主要性能指標達到GB4897-2003的相關標準要求，其中靜曲強度≥16.0MPa，內(nèi)結(jié)合強度≥0.40MPa，甲醛釋放量≤30mg/100g。
科學性、先進性
- 大豆蛋白屬于球狀蛋白，分子結(jié)構緊密，運動阻力小，膠接性能差。經(jīng)過改性的蛋白分子，結(jié)構疏松，棒狀分子不對稱增加，運動阻力相應增大，可在溶液中分散和伸展，粘接性能大為提高。同時蛋白改性也使蛋白分子表面結(jié)構發(fā)生變化，親水基團相對減少，原來埋在分子內(nèi)部的疏水側(cè)基大量暴露到分子表面，從而增加其耐水性能。 熱壓是整個人造板生產(chǎn)工藝中的關鍵，對產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的作用。熱壓的原理就是借助于熱量和壓力的聯(lián)合作用，使板坯中的水分汽化蒸發(fā)、密度增加、膠粘劑固化、板坯中的各組分發(fā)生一系列物理化學質(zhì)量變化，使原料間形成各種結(jié)合力，從而制成人造板。影響板材熱壓的因素有很多，主要包括施膠量、板坯含水率、熱壓溫度、熱壓壓力以及熱壓時間等。 本作品使用改性大豆蛋白膠粘劑制備人造板，與現(xiàn)有技術相比，大豆蛋白僅用NaOH或SDS溶液改性，不需添加含甲醛的試劑，膠粘劑黏結(jié)強度達到使用要求；采用干法制備的人造板變廢為寶、綠色環(huán)保，性能良好,用途廣泛。 綜上所述，本作品具有突出的實質(zhì)性技術特點和顯著進步。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品相關研究課題獲得浙江省科技廳“新苗人才計劃”項目資助（項目編號：2007G60G2010041，主持人：呂谷來）。經(jīng)浙江省林產(chǎn)品質(zhì)量檢測站和浙江大學材料力學實驗室鑒定，內(nèi)結(jié)合強度達1.24 MPa，靜曲強度達31.4 MPa，符合國家標準；甲醛釋放量為0.3 mg/100g，符合國標E1標準，達到了國際標準JISA5908-1994中F☆☆☆☆標準。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；圖片；樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品是一種綠色清潔、環(huán)境友好的板材，且具有輕質(zhì)高強、結(jié)構細密、質(zhì)地均勻、表面平整光潔、隔音隔熱和不易變形等優(yōu)點，適合機械加工，還能進行表面裝飾，可廣泛應用于建筑材料、家具制造、室內(nèi)裝修、電視機殼及音響設備制作，同時也是車、船裝修的理想材料，也可以作為食品包裝材料。 本作品采用的原料是竹業(yè)加工剩余物，價格低廉且易于獲得，與現(xiàn)有市場上板材售價1000～1600元/立方米比較，本作品生產(chǎn)大約350元/立方米，成本較低，在推出之始能具有價格上的競爭優(yōu)勢，具有較好的投資前景。同時，由于制備工藝無污染、簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，帶動大豆蛋白的增值利用和竹業(yè)加工剩余物的資源化利用，十分符合我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求。
同類課題研究水平概述
- 目前，已見有關利用改性大豆蛋白膠制備木質(zhì)膠合板、木質(zhì)刨花板、稻桔板及草纖維板的文獻報道，較多有關采用淀粉基水性高分子—異氰酸酯、三聚氰胺—甲醛樹脂、大分子聚合物的一種單組分膠粘劑、脲醛樹脂及酚醛樹脂膠粘劑用于制備竹人造板的文獻報道。 洪一前（2006）以大豆蛋白和稻秸為研究對象，對大豆分離蛋白進行化學改性，以獲得環(huán)境友好型的膠粘劑，并且將其與稻秸混合、熱壓成型制成環(huán)境友好型的稻秸板；張亞慧等（2008）利用堿對豆粉進行處理，使蛋白質(zhì)水解成為低聚肽，低聚肽進一步與甲醛反應生成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，對改性豆基蛋白質(zhì)膠黏劑壓制楊木膠合板的生產(chǎn)工藝進行了探討；劉玉環(huán)等（2007）由牛血粉、低溫大豆粕、低溫花生粕、牛奶酪蛋白、面筋蛋白、玉米谷朊蛋白中的一種或數(shù)種按照一定比例的混合物，經(jīng)過一個兩步法的蛋白變性過程制成動植物蛋白質(zhì)基無甲醛纖維板適用型耐水性木材膠粘劑，并用于制造無甲醛草纖維板；王偉宏等（2006）利用石灰乳、NaOH、硅酸鈉等化學試劑對大豆蛋白進行改性，加入酚醛樹脂交聯(lián)劑后對膠合板強度的提高。以上改性大豆蛋白膠粘劑的制備，需要添加甲醛、酚醛樹脂等作為交聯(lián)劑或改性步驟較多。 韓?。?007）以改性三聚氰胺-甲醛樹脂為膠黏劑，選取熱壓溫度、單位壓力和時間為試驗因素，研究了竹簾膠合板制造工藝；采用新研制的脲醛樹脂膠粘劑在竹材碎料板中進行了應用。張齊生（1989）使用水溶性酚醛樹脂膠作為膠粘劑，進行了竹材膠合板的研究，發(fā)現(xiàn)熱壓溫度140℃，單位壓力3.0 Mpa，熱壓時間1.1min/mm，竹片的含水率<10％時膠合板性能較佳。以上竹人造板使用膠粘劑以甲醛為原料之一，雖性能良好，但不符合綠色環(huán)保概念。 國內(nèi)未見有關僅以NaOH或SDS溶液進行改性的大豆蛋白膠粘劑，與竹業(yè)加工殘余物（竹纖維和竹顆粒）制備竹纖維板和竹刨花板的文獻報道。
