[发明专利]半透膜技术增强酶解程度制备高性能防水纤维板新工艺

说明书

技术领域

 本发明涉及一种利用农作物废料秸秆为基材，经过多种生物酶程序处理，采用半透膜技术提高酶解程度以及松香加入，制备高性能防水纤维板的新工艺。属于人造纤维板领域。  

背景技术

随着国民经济的发展，对木材和木制品的需求量大量增加，传统的人造板(刨花板、胶合板、纤维板等)均系以木材为原料，木材供应的减少使人造板厂面临原料缺乏的压力，为了缓解我国木材供需矛盾，除了大力营造人工林和高效利用现有森林资源外，需要充分利用农业加工剩余物及非木材植物资源。 

我国是一个农业大国，每年种植大量的粮食及经济作物。过去我国秸秆的利用主要在用作燃料、饲料、肥料、造纸等工业生产中，但随着化肥、农药、石油能源等的高投入，液化气及煤气的普及，小规模造纸厂的关闭，农作物秸秆在还田、燃料、造纸等方面的利用正趋于萎缩，与发达国家相比，我国秸秆综合利用水平较低，综合利用技术研发水平落后，秸秆利用研究与推广脱节，大量宝贵的秸秆资源沉睡、废弃和流失，甚至放火焚烧，在天空产生雾霾，不仅浪费资源，还污染环境。其原因是目前秸秆的利用工艺方式创造的附加值低，得不偿失，还不如一把火烧了。因此开发高附加值利用秸秆技术，己经成为一个刻不容缓的问题。 

 目前有使用农作物废料制备纤维板的报道，如CN 102463617 A以植物秸秆为原料，添加胶合剂、石蜡乳液为防水剂，制备秸秆纤维板，各项性能符合国家标准；CN 1070863A以毛竹为原料，添加脲醛树脂、酚醛树脂为胶黏剂，石蜡为防水剂，制备中密度纤维板；CN 1559769A以皇竹草纤维、木材纤维为原料，混入树脂胶制备纤维板；CN 1899783A以农作物秸秆为原材料，施加水性高分子-异腈酸酯胶黏剂、改性淀粉胶黏剂等制备秸秆刨花板，CN101934548 A利用竹材、木材边角料、农作物秸秆等为原料，经过爆破处理，施加酚醛树脂类胶黏剂制备人造板，这些发明较传统人造纤维板在成本上有了很大突破，但均需额外添加化学胶黏剂和防水剂，造成了制作工艺的不环保。 

CN 102259368 A以开松秸秆纤维为原料，添加脂肪酶、半纤维素酶、纤维素酶、漆酶、蛋白酶五种生物酶，制备一种全生物质增强纤维板，本发明在此基础上对酶解工艺进行了改进，开辟了一条工艺简单，制备环保、防水、性能优异的中密度纤维板的方法。依照秸秆的纤维组成结构，采用漆酶、半纤维素酶程序水解，降解秸秆纤维中的部分木质素、半纤维素成分，并且酶解过程采用半透膜技术，分离酶解产物和底物，保证了酶解过程的持续高效进行，待酶解过程结束后，混合处理后的秸秆纤维及酶解液，蒸发水分，并烘干至一定含水量压制成中密度纤维板。此过程没有污水排放，秸秆纤维的组成成分得到充分利用。在高温高压压制板材过程中，处理后的秸秆纤维、水解液中的水解成分，以及未水解完全的高分子物质在高温下可以发生聚合而产生胶黏；同时在高温压制前添加松香及其交联剂，一方面由于松香具有羧基和双键的活性基团，可作为高温压板过程中的聚合单体，另外松香可做防水剂和填充剂，使聚合过程更容易进行，制得的纤维板具有防水功能，且力学性能优异。整个过程不添加醛类胶黏剂和石蜡类防水剂，经济环保。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种价格低廉、性能优异且工艺简单的生产防水纤维板新工艺。 

 本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种以农作物废料秸秆为材料，经过多种生物酶程序处理，半透膜技术提高酶解程度，松香加入制备高性能防水纤维板的工艺方法。其包括原料加工、生物酶程序预处理、半透膜滤过、松香拌入、铺装、热压、成品处理等步骤，其特征在于： 

 [0008]（1）原料加工：将农作物秸秆通过开松机开松处理，除去秸秆表面蜡质层，使纤维成分充分暴露。

 （2）生物酶程序预处理：开松后的秸秆纤维先加入一定酶活的漆酶酶液，在漆酶最佳反应温度、PH下反应适当的时间，使秸秆纤维中的木质素达到最大的程度的酶解。然后进行高温灭活处理，降低温度至半纤维素酶反应的最佳温度，加入一定酶活的半纤维素酶酶液，在半纤维素酶最佳反应温度、PH下反应适当的时间，使秸秆纤维中的半纤维素达到最大的程度的酶解。 

 为了进一步实现本发明的目的，漆酶、半纤维素酶处理过程均在装有能让中小分子物质透过，大分子物质不能透过的半透膜装置的容器中进行，为保证此过程的顺利进行，可以间歇对反应容器内施加0.1-2MP的压力，以加速小分子的过滤。 

 为了进一步实现本发明的目的，在生物酶预处理的过程中，需用氧气泵持续通氧，并用搅拌器搅拌，使生物酶与秸秆纤维底物充分反应。