[发明专利]一种碱法汽爆秸秆无胶人造板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无胶环保型人造板制备领域，特别涉及以碱法汽爆秸秆为原料热压制备无胶环保人造板的方法。

背景技术

我国是农业大国，每年农作物秸秆的产量达7亿吨左右，这是一个巨大的可再生资源宝库。在秸秆的工业化综合利用技术中，秸秆制备人造板技术具有巨大的市场发展潜力额产业化前景，主要表现在以下两个个方面：第一，随着我国国民经济持续、快速和稳定发展，建筑业、制造业、住宅装修业、包装业等相关行业对板材的需求量不断扩大；第二，我国森林资源有限，基于对自然资源保护的需要，我国板材市场的供需矛盾更加突出，木材替代品的开发应用具有较好的发展潜力。但是由于秸秆原料表秒疏胶性物质含量较多导致秸秆人造板施胶量要比普通的木材原料高，同时秸秆人造板胶粘剂目前使用较多的仍是异氰酸酯和脲醛树脂等来自不可再生石油资源所合成的高分子树脂，随着石油资源价格的不断上涨，人造板制造的成本也不断攀升，寻找寻找秸秆人造板无胶粘合技术，已成为秸秆人造板制造突破成本瓶颈的重要方向。

无胶粘合技术主要是依靠秸秆自身纤维素、半纤维素和木质素三大组分在高温高压下反应生成不溶性树脂，然后将秸秆中纤维胶合在一起，加压成板。由于秸秆原料结构的致密性以及原料中三大组分活性基团含量较低，需要对秸秆进行活化处理，破坏细胞壁结构，提高其反应活性。活化处理主要有物理法、化学法和生物法。物理法主要有机械热磨方法和蒸汽爆破法，专利CN101172351提出了一种竹材热磨无胶制备人造板的方法，但是由于热压温度较高和热压时间较长，能耗较大的同时生产率较低，导致应用的范围有限。化学法主要通过添加一些化学试剂活化秸秆原料中的天然高分子，产生活性基团，主要有氧化结合法、自由基引发法和、酸催化缩合法和碱溶液活化法四种。生物法主要是利用微生物或酶催化秸秆原料组分降解产生活性基团。目前秸秆无胶粘合技术应用的不是上述的单独一种方法，而是多种方法的组合，如专利CN101214678就是利用热磨和施加氧化剂组合活化方法制备竹纤维人造板，而专利CN1412092提出了利用蒸汽爆破处理秸秆后接种黄孢原毛平革菌固态发酵活化秸秆材料热压制备秸秆变性材料的方法。此方法虽然无外加胶黏剂，但是由于微生物生长周期较长导致压板的生产效率较低，同时漆酶酶活分布的不均匀也容易导致产品不稳定。

碱法汽爆是物料预先经过碱液浸渍，通过蒸汽加热到一定温度，维持一段时间，再瞬间泄压喷放，产生二次蒸汽，体积猛增，物料受机械力的作用结构被破坏。碱法汽爆有两个作用，一个是通蒸汽维压过程中，碱液在高温下与物料反应，类似于草类原料碱法制浆过程，这个过程主要是溶出碱木质素，另外一个是瞬间泄压喷放过程，该过程产生的二次蒸汽能够破坏秸秆细胞壁结构，得到介于刨花碎料和热磨纤维之间的纤维，使纤维表面的羟基、羰基等活性官能团数量显著增加。溶出的碱木质素在热压过程中能够和汽爆活化的秸秆原料中的活性基团以及木质素本身起缩合反应，形成类似胶黏剂的效果。本发明利用碱法蒸汽爆破处理秸秆后直接热压制备秸秆人造板，无外加粘合剂，显著降低了秸秆人造板的生产成本，提高了人造板制备的经济效益。

发明内容

本发明的主要目的是以农作物秸秆为原料，通过碱法汽爆的高温蒸煮过程溶出碱木质素，同时瞬间喷放破坏细胞壁结构，使原料中的三大组分的活性基团充分暴露出来。在之后热压过程中，利用溶出的木质素在热压过程的高温条件下通过与原料中的活性基团缩合反应形成胶粘作用制备人造板。

本发明的主要步骤如下：

(1)秸秆原料切碎至2-5cm，完全浸渍于1-3％NaOH溶液5-10min后取出，烘干至含水量为30-50％。

(2)汽爆秸秆的制备：将步骤(1)得到的秸秆原料装入汽爆罐，在1.2-1.5MPa的压力下，维持压力5-10min之后，瞬间减压释放，得到碱法汽爆秸秆。

(3)将步骤(2)得到的碱法汽爆秸秆烘干，或自然晾干，至含水量为20-30％。

(4)将步骤(3)得到的碱法汽爆秸秆均匀铺装在压板机上面，压力0.8-1.2MPa，热压温度控制在170-190℃，时间维持为8-10min。

所述的秸秆原料是指玉米秸秆、麦草或稻草等农作物秸秆原料。