基本信息
- 項(xiàng)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(jiǎn)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(huì)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(fèi)寶貴資源又污染生態(tài)環(huán)境。 本作品針對(duì)以上問題,通過對(duì)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(shí)現(xiàn)無醛化生產(chǎn),提升人造板產(chǎn)品的質(zhì)量檔次,促進(jìn)生物質(zhì)資源的可持續(xù)利用。
- 詳細(xì)介紹:
- 本作品針對(duì)當(dāng)前人造板,特別是纖維板和刨花板的生產(chǎn)實(shí)際和市場(chǎng)需要,通過對(duì)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(shí)現(xiàn)無醛化生產(chǎn),提升人造板產(chǎn)品的質(zhì)量檔次,促進(jìn)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(qiáng)、結(jié)構(gòu)細(xì)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(diǎn),作為一種環(huán)境友好型板材,適合各種機(jī)械加工,還能進(jìn)行各種方法的表面裝飾,可被廣泛地應(yīng)用于建筑材料、家具制造、室內(nèi)裝修、電視機(jī)殼及音響設(shè)備制作,同時(shí)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(shù)壁壘而具備更強(qiáng)的行業(yè)創(chuàng)新效應(yīng),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(yīng)用前景。 在國內(nèi),有關(guān)大豆蛋白改性作為膠粘劑的研究報(bào)道較少。未見除本作品項(xiàng)目組之外的有關(guān)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(xiàn)報(bào)道。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 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(huì)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(fèi)寶貴資源又污染環(huán)境。本作品針對(duì)以上問題,通過對(duì)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(shí)現(xiàn)無醛化生產(chǎn),促進(jìn)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(duì)大豆蛋白膠粘劑剪切強(qiáng)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(duì)板材力學(xué)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(shí)間,進(jìn)行二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),研究板材物理力學(xué)性能變化規(guī)律,獲得較佳熱壓工藝參數(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn):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(shì),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(guān)報(bào)道。 技術(shù)關(guān)鍵:1、使用NaOH或SDS對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行改性,保證制取的膠粘劑黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到使用要求。2、通過優(yōu)化相關(guān)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(xué)性能。 主要技術(shù)指標(biāo):板材主要性能指標(biāo)達(dá)到GB4897-2003的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,其中靜曲強(qiáng)度≥16.0MPa,內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度≥0.40MPa,甲醛釋放量≤30mg/100g。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 大豆蛋白屬于球狀蛋白,分子結(jié)構(gòu)緊密,運(yùn)動(dòng)阻力小,膠接性能差。經(jīng)過改性的蛋白分子,結(jié)構(gòu)疏松,棒狀分子不對(duì)稱增加,運(yùn)動(dòng)阻力相應(yīng)增大,可在溶液中分散和伸展,粘接性能大為提高。同時(shí)蛋白改性也使蛋白分子表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,親水基團(tuán)相對(duì)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(gè)人造板生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵,對(duì)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(xué)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(shí)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(shù)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(qiáng)度達(dá)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(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品相關(guān)研究課題獲得浙江省科技廳“新苗人才計(jì)劃”項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號(hào):2007G60G2010041,主持人:呂谷來)。經(jīng)浙江省林產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)站和浙江大學(xué)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)室鑒定,內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度達(dá)1.24 MPa,靜曲強(qiáng)度達(dá)31.4 MPa,符合國家標(biāo)準(zhǔn);甲醛釋放量為0.3 mg/100g,符合國標(biāo)E1標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)JISA5908-1994中F☆☆☆☆標(biāo)準(zhǔn)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品;圖片;樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 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(qiáng)、結(jié)構(gòu)細(xì)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(diǎn),適合機(jī)械加工,還能進(jìn)行表面裝飾,可廣泛應(yīng)用于建筑材料、家具制造、室內(nèi)裝修、電視機(jī)殼及音響設(shè)備制作,同時(shí)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(jià)格低廉且易于獲得,與現(xiàn)有市場(chǎng)上板材售價(jià)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(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),具有較好的投資前景。同時(shí),由于制備工藝無污染、簡(jiǎn)單,易于產(chǎn)業(yè)化,帶動(dòng)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(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。
同類課題研究水平概述
- 目前,已見有關(guān)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(xiàn)報(bào)道,較多有關(guān)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(xiàn)報(bào)道。 洪一前(2006)以大豆蛋白和稻秸為研究對(duì)象,對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行化學(xué)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(duì)豆粉進(jìn)行處理,使蛋白質(zhì)水解成為低聚肽,低聚肽進(jìn)一步與甲醛反應(yīng)生成穩(wěn)定的蛋白質(zhì),對(duì)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(jìn)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(gè)兩步法的蛋白變性過程制成動(dòng)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(xué)試劑對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性,加入酚醛樹脂交聯(lián)劑后對(duì)膠合板強(qiáng)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(shí)間為試驗(yàn)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(jìn)行了應(yīng)用。張齊生(1989)使用水溶性酚醛樹脂膠作為膠粘劑,進(jìn)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(shí)間1.1min/mm,竹片的含水率<10%時(shí)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(guān)僅以NaOH或SDS溶液進(jìn)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(xiàn)報(bào)道。