一种包含木粉的力热性能兼容的生物质复合板材

本发明涉及一种包含木粉的力热性能兼容的生物质复合板材，属于新能源。背景技术：1、当下人造板在家具生产和室内装修应用中的占比越来越大，而人造板通常含有甲醛类物质，对环境和身体健康都有危害。因此，新型无醛环保板材的设计和研发成为了函待满足的市场需求。菌丝体是具有一定茹性的生物体，是食用菌的营养部位。我国食用菌行业发展迅猛，产生大量废弃的食用菌栽培基质。本研究以废弃菌渣为原材料，制备了一种真菌菌丝/生物质复合材料。通过分析菌渣的木质纤维素降解程度，研究了生物质颗粒度和真菌培养时间对复合板材的物理机械性能的影响。2、菌丝/生物质复合板材的防水性能受菌丝的生长时间影响显著，结合了菌丝/生物质颗粒与葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）双方的优势，已成为新型复合板材的理想选择，其中，生物质颗粒提供了可自我降解、优异的防水性，葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）提供了强粘合性，本次制备方法使用菌丝/生物质颗粒与葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）的复合，利用简单的三元共混法和后续的热压处理制备了菌丝/生物质复合板材，考察了不同胶粘剂及其含量对材料结构形貌及力热性能的影响。3、包含木粉的力热性能兼容的生物质复合板材的制备工艺具有以下特点：（1）制备过程简单，易于控制且易于运输。（2）绿色环保，零污染低消耗。（3）材料成本低。（4）可持续利用。（5）成品粘合性高、防水性好。菌丝/生物质复合板材的粘合度高且零污染，价格低廉，性价比很高，受广大人民群众欢迎，成为最具前景的新型复合材料。技术实现思路1、本发明提供的一种包含木粉的力热性能兼容的生物质复合板材的制备工艺，包括以下步骤：葡甘聚糖木材胶粘剂（kgm）的制备、壳聚糖木材胶粘剂（ca）的制备、葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）的制备、中性洗涤剂的制备、菌丝/生物质复合板材的制备。2、作为优选，步骤（1）葡甘聚糖木材胶粘剂（kgm）的制备3、在一定温度的环境下，分别用naoh溶液和纯水按一定比例溶解若干纯化魔芋精粉，并充分搅拌，使之溶胀成糊状，配成葡甘聚糖木材胶粘剂（kgm）溶液；4、步骤（2）壳聚糖木材胶粘剂（ca）的制备5、在一定温度的环境下，配制冰醋酸溶液，用配制好的冰醋酸溶液按一定比例溶解水溶性壳聚糖木材胶粘剂（ca），并充分搅拌，使之溶解成均质的粘稠状胶液，配成壳聚糖木材胶粘剂（ca）溶液；6、步骤（3）葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）的制备7、将聚乙烯醇（pva）和纯水按一定比例在常温下溶胀，然后将溶胀后的溶液升温至恒温，使之完全溶解后，再降温进行密封，即制成聚乙烯醇（pva）溶液；在恒温的环境下，配制冰醋酸溶液，将一定量的kgm作为主料溶入配制好的冰醋酸溶液中，强烈搅拌使其溶解，再在此基础上加入一定量的水溶性壳聚糖木材胶粘剂（ca），不断搅拌使壳聚糖木材胶粘剂（ca）溶解或充分溶胀，调整ph值，充分搅拌并进行聚合反应后，制成kgm-ca共混聚合物，搅拌一定时间，备用；在kgm- ca共混聚合物中，加入聚乙烯醇（pva）溶液，同时进行搅拌，搅拌后停止，静置脱泡，即得到混合反应产物为葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇（kgm-ca-pva）共混聚合物复合体系木材胶粘剂；8、步骤（4）中性洗涤剂的制备9、将乙二胺四乙酸二钠(edta,c10h14o8na22h2o)和硼酸钠(na2b4o710h2o)放入烧杯中，加入少量蒸馏水，加热溶解后，加入十二烷基硫酸钠(c12h25nao4s)和乙二醇乙醚(c4h10o2)，将无水磷酸氢二钠(na2hp04)置于另一个烧杯中，加入少量蒸馏水，加热溶解后，倒入前一个烧杯中，在容量瓶中稀释；10、步骤（5）菌丝/生物质复合板材的制备11、不同生长时期的菌渣取出烘干，取中间部位的菌渣放入中性洗涤剂中进行木质素的测定，计算出含水率为对应的重量，烘干，称取一定量进行热压实验，将菌渣放置在热压机中央，加入葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva），使生物质板材更加贴合，增强生物质板材的胶合度，在恒温一定压强下，进行压制，压制结束后取出生物质板，待降至室温后用双速带锯机切割成方形生物质板。12、作为优选，步骤（1）葡甘聚糖木材胶粘剂（kgm）的制备13、在25-30℃的环境下，分别用1-3 %naoh溶液和200-300ml纯水溶解若干纯化魔芋精粉并充分搅拌5-10min，使之溶胀成糊状，配成葡甘聚糖木材胶粘剂（kgm）溶液。14、采用本发明，优点在于利用以魔芋kgm为原料经碱性处理可以制备得到具有一定粘结强度的天然生物质基木材胶粘剂，该胶粘剂用量少、成本低、粘度高、成膜快、性能稳定，并且魔芋胶在水中的溶胀度高，粘度大。15、作为优选，步骤（2）壳聚糖木材胶粘剂（ca）的制备16、在25-30℃的环境下，配制1-3%浓度的冰醋酸溶液，用配制好的冰醋酸溶液加入200-300ml纯水溶解若干水溶性壳聚糖木材胶粘剂（ca），并充分搅拌5-l0min，使之溶解成均质的粘稠状胶液，配成壳聚糖木材胶粘剂（ca）溶液。17、采用本发明，优点在于壳聚糖是自然界中唯一的天然碱性多糖。壳聚糖具有可降解性、良好的成膜性、生物相容性、生物粘附性、及一定的抗菌等优良性能，并且良好的稳定性与储藏性使壳聚糖木材胶粘剂（ca）的制备过程更加简单，易于操作。18、作为优选，步骤（3）葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva）的制备19、将聚乙烯醇（pva）和纯水按1：9-2：18比例在常温下溶胀5-10分钟，然后将溶胀后的溶液升温至90-95℃恒温保20-30min，使之完全溶解后，再降温至25-28℃进行密封，即制成质量分数为10-12%的聚乙烯醇（pva）溶液；在25-30℃的环境下，配制1-2%浓度的冰醋酸溶液，将3~5g1.5~2.5%的kgm作为主料溶入配制好的冰醋酸溶液中，强烈搅拌使其溶解，再在此基础上加入3~5g1.5~2.5%的水溶性壳聚糖木材胶粘剂（ca），不断搅拌使壳聚糖木材胶粘剂（ca）溶解或充分溶胀，调整ph值在4-5的范围内，充分搅拌并进行聚合反应0.5-1h后，制成kgm-ca共混聚合物，搅拌一定时间，备用；在kgm- ca共混聚合物中，加人4~6g浓度为10-12%的聚乙烯醇（pva），同时进行搅拌，搅拌1-2h后停止，静置脱泡，即得到混合反应产物为葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇（kgm-ca-pva）共混聚合物复合体系木材胶粘剂。20、采用本发明，优点在于在kgm-ca二元共混胶优良的粘附性、相容性等基础上，加入聚乙烯醇（pva）作为改性剂，结合聚乙烯醇（pva）优异的耐水性、机械性能、相容性、表面活性、对盐类的容忍度很高等优点，以期改善二元共混胶粘剂的耐水性能和胶合性能，得到具有优异性能的葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇三元共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva），并且这三种胶粘剂都具有良好的相容性，这使制备过程更加顺利，并且最后制备生物质复合板材在使用热压法的时候结合葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇三元共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva），会使制备出来的成品板材连接得更牢固，生物质之间的胶合度更强。21、作为优选，步骤（4）中性洗涤剂的制备22、称取18-19g乙二胺四乙酸二钠(edta,c10h14o8na22h2o)和6-8g硼酸钠(na2b4o710h2o)放入烧杯中，加入少量蒸馏水，加热溶解后，加入30-35g十二烷基硫酸钠(c12h25nao4s)和10-30ml乙二醇乙醚(c4h10o2)，称取4-5g无水磷酸氢二钠(na2hp04)置于另一个烧杯中，加入少量蒸馏水，加热溶解后，倒入前一个烧杯中，在容量瓶中稀释至1000-1200ml。23、采用本发明，优点在于运用了酸性洗涤法，它操作较简便，制作成本低。并且是一个快速并准确的测试方法。酸性洗涤剂法对测定纤维素的结果与样品的消化率之间相关系数都高于其他方法。采用酸性洗涤剂法，必要时还可以随后分离测定酸不溶性木质素。在准备生物质样品材料时能更加准确地去除杂质，减少实验误差，并且使最后得到的成品更加优异。24、作为优选，步骤（5）菌丝/生物质复合板材的制备25、不同生长时期的菌渣取出烘干，取中间部位的菌渣放入中性洗涤剂中进行木质素的测定，计算出含水率为对应的重量，烘干，称取60-80g进行热压实验，将菌渣放置在热压机中央，加入葡甘聚糖一壳聚糖一聚乙烯醇共混木材胶粘剂（kgm-ca-pva），使生物质板材更加贴合，增强生物质板材的胶合度，四周放7-10mm厚度规来控制生物板的厚度，在160-180℃压强为2.2-2.5 mpa下，压制8-10min，压制结束后取出生物质板，待降至室温后用双速带锯机切割成方形生物质板。26、采用本发明，优点在于相对于传统的不可再生复合材料，真菌菌丝复合材料最大的特点为可降解。在微生物存在以及一定温度、湿度条件下，其可实现生物降解，且对生态环境友好、可持续利用，具有代替甲醛基复合材料的潜力，并且中性洗涤剂准确测量了菌丝的木质素含量，使实验减少误差，三元混合胶粘剂的加入使最终得到的板材胶合度更高，贴合更紧密，菌丝/生物质复合板材的制备工艺简单且便于运输，具有优异的耐火性、耐水性，并且运用了热压工艺提高板材的物理学性能。27、综上所述，本发明的技术效果为：28、1.采用本发明，优点在于利用以魔芋kgm为原料经碱性处理可以制备得到具有一定粘结强度的天然生物质基木材胶粘剂，该胶粘剂用量少、成本低、粘度高、成膜快、性能稳定，并且魔芋胶在水中的溶胀度高，粘度大。29、2.采用本发明，优点在于壳聚糖是自然界中唯一的天然碱性多糖，具有可降解性、良好的成膜性、生物相容性、生物粘附性、及一定的抗菌等优良性能，并且良好的稳定性与储藏性使壳聚糖木材胶粘剂（ca）的制备过程更加简单，易于操作。30、3.采用本发明，优点在于在kgm-ca二元共混胶优良的粘附性、相容性等基础上，结合聚乙烯醇（pva）优异的耐水性、机械性能、相容性、表面活性、对盐类的容忍度很高等优点，以期改善二元共混胶粘剂的耐水性能和胶合性能，并且这三种胶粘剂都具有良好的相容性，这使制备过程更加顺利。31、4.采用本发明，优点在于运用了酸性洗涤法，它操作较简便，是一个快速的方法。测得的“酸性洗涤剂纤维”比其他方法高。酸性洗涤剂法对纤维素的回收率以及它的结果与样品的消化率之间相关系数都高于其他方法。采用酸性洗涤剂法，必要时还可以随后分离测定酸不溶性木质素%。32、5.采用本发明，优点在于相对于传统的不可再生复合材料，真菌菌丝复合材料最大的特点为可降解。在微生物存在以及一定温度、湿度条件下，其可实现生物降解，且对生态环境友好、可持续利用，具有代替甲醛基复合材料的潜力。菌丝/生物质复合板材的制备工艺简单且便于运输，具有优异的耐火性、耐水性，并且运用了热压工艺提高板材的物理学性能，因此其应用前景会越来越广阔。