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人造板無膠膠合技術(shù)的研究始于20世紀(jì)40年化合物的氧化、硝化、水解、縮聚、脫水降解及其自由基引發(fā)等)產(chǎn)生類似于膠粘劑的物質(zhì)而使被膠合材料在熱壓條件下膠粘成板。目前，國內(nèi)外研究無膠人造板主要是采用化學(xué)藥劑處理植物纖維原料，以提高其表面活性，實(shí)現(xiàn)無膠膠合。根據(jù)所用的化學(xué)藥劑及其對(duì)表面的活化作用不同，可分為以下幾種方法：(1)氧化結(jié)合法：原料表面經(jīng)化學(xué)藥劑(如硝酸、高碘酸鹽等)氧化處理，然后進(jìn)行熱壓成板。為了提高板材物理力學(xué)強(qiáng)度和耐水性能，通常還要加入適量的增強(qiáng)劑和防水劑(如馬來酸酐等)；(2)自由基引發(fā)法：主要采用過氧化物和含有鐵離子的鹽類等化學(xué)試劑原料，使其表面活化產(chǎn)生自由基，然后在溫度和壓力的作用下，促使自由基聚合而膠合成板：(3)酸催化縮聚法：利用酸(常用硫酸)的作用，使原料表面木素或碳水化合物部分降解，然后使降解產(chǎn)物縮聚形成界面結(jié)合而膠結(jié)成板；(4)堿溶液活化法：利用堿溶液處理(如氫氧化納、氫氧化鉀等)原料，使之活化，改善了原料界面特性，促進(jìn)了膠合。采用化學(xué)藥劑處理可顯著提高無膠膠合產(chǎn)品的物理力學(xué)性能，但卻不可避免地帶來了化學(xué)藥劑的殘留問題，使無膠膠合材料的環(huán)保性能打了折扣。
本試驗(yàn)擬采用冷等離子體處理棉稈纖維，引發(fā)其表面自由基，制成無膠膠合纖維板，研究處理工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響，探索采用物理處理方法制備干法無膠纖維板的可行性。
1材料與方法
棉稈取自于江蘇蘇北地區(qū)，當(dāng)年生，自然干燥(含水率為10％一16％)，經(jīng)去皮、去髓和截?cái)嗪蟠?。棉稈去皮去髓后，用粉碎機(jī)破碎成長度為2～3cm的單元，經(jīng)蒸煮、熱磨制成棉稈纖維。纖維篩分分布如圖1。
將纖維在103oC烘箱中烘至絕干后放于HD-1B型冷等離子體改性設(shè)備中處理一定時(shí)間(處理?xiàng)l件：改性源為氧氣，真空度l0Pa，起輝電壓為200W)。處理后的纖維經(jīng)調(diào)濕處理，使其含水率達(dá)到20％左右，再經(jīng)鋪裝、熱壓制成板材(厚度4mm)。板材物理力學(xué)性
本文研究了棉稈纖維分別經(jīng)冷等離子體處理1，2，…10min(每次間隔1rain)，對(duì)纖維表面自由基濃度以及板材性能的影響。棉稈無膠纖維板的制備工藝流程見圖2。
2結(jié)果與分析
2．1冷等離子體處理時(shí)間對(duì)棉稈纖維表面自由基數(shù)量的影響
棉稈纖維經(jīng)冷等離子體處理后表面相對(duì)自由基數(shù)量隨時(shí)間的變化如圖3所示。從圖中可以得知，棉稈纖維經(jīng)冷等離子體處理后表面相對(duì)自由基數(shù)量顯著提高，且隨著處理時(shí)間的延長而有所增加。處理7min后，纖維表面相對(duì)自由基數(shù)量比未處理纖維增加了50％左右。但是如果處理時(shí)間超過7min后，纖維表面相對(duì)自由基數(shù)量的增加已不明顯。
對(duì)于冷等離子體對(duì)高分子材料表面改性的作用機(jī)理，一般認(rèn)為冷等離子體中含有大量電子、離子，激發(fā)態(tài)的分子和原子、自由基及紫外光等活性粒子，這些活性粒子和高分子材料相互作用使材料表面發(fā)生氧化、還原、裂解、交聯(lián)和聚合等各種物理和化學(xué)反應(yīng)，從而優(yōu)化材料表面性能，增加材料表面的吸濕性(或疏水性)、可染性、粘接性、抗靜電性及生物相容性等。杜官本等在用等離子體處理木材表面的研究中認(rèn)為，等離子體富含大量促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的極活潑物種，它們可使木材表面分子的共價(jià)鍵發(fā)生斷裂而產(chǎn)生自由基，并探討了等離子體引發(fā)木材表面自由基的機(jī)理。本文研究結(jié)果與之一致。
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