CN106079012A - 一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 - Google Patents
一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106079012A CN106079012A CN201610463694.1A CN201610463694A CN106079012A CN 106079012 A CN106079012 A CN 106079012A CN 201610463694 A CN201610463694 A CN 201610463694A CN 106079012 A CN106079012 A CN 106079012A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- straw
- agricultural crop
- crop straw
- dielectric barrier
- barrier discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003292 glue Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 6
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 3
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 claims description 3
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 2
- 244000273256 Phragmites communis Species 0.000 claims 1
- 235000007230 Sorghum bicolor Nutrition 0.000 claims 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000035613 defoliation Effects 0.000 claims 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims 1
- 230000008676 import Effects 0.000 claims 1
- -1 poly cyanamid modified urea-formaldehyde resin Chemical class 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000016936 Dendrocalamus strictus Nutrition 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
- B27N1/00—Pretreatment of moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
- B27K5/0015—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00 by electric means
- B27K5/002—Electric discharges, plasma
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
- B27K5/007—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00 using pressure
- B27K5/0075—Vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K9/00—Chemical or physical treatment of reed, straw, or similar material
- B27K9/005—Reed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K9/00—Chemical or physical treatment of reed, straw, or similar material
- B27K9/007—Straw
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K2200/00—Wooden materials to be treated
- B27K2200/15—Pretreated particles or fibres
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种利用介质阻挡放电等离子体改善农作物秸秆表面润湿性和界面胶合强度的方法。属于人造板制造技术领域。其工艺是将秸秆去叶、鞘、节，截成2～30cm长，经软化、干燥处理后，调含水率至6～10％，放于水蒸气介质阻挡放电等离子体处理秸秆专用装置的石英反应腔进行处理；将含水蒸气的气体通入反应腔，通过真空泵控制腔内压力为5～100kPa，开启等离子体电源，调节放电功率为20～500W，电极间距为5～12mm，使电极间的水蒸气激发放电产生低温等离子体，并持续处理秸秆表面10～600s；在经处理的农作物秸秆表面施胶，热压后使胶粘剂固化获得胶合强度。该方法可显著提高秸秆内‑内、内‑外和外‑外表面间的胶合，提高秸秆板产品质量，且设备简单、易操作、节能高效、环保无公害。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用介质阻挡放电等离子体改善麦秸表面润湿性和界面胶合强度的方法。属于人造板制造技术领域。
背景技术
我国是一个森林资源相对贫乏的国家，长期以来，一直存在木材供需紧张的矛盾。实施天然林保护工程以后，全国许多地区实行了禁伐，众多以木材为原料的人造板制造企业因原料供应不足而面临停产或转产的危机，迫切需要寻找理想的替代原料。同时，我国又是一个传统的农业大国，拥有丰富的农作物秸秆资源。据统计，全国平均每年农作物秸秆产量达8.20亿吨，其中75.6％为麦秸、稻草和玉米秸秆。长期以来，农作物秸秆主要用作肥料、燃料、饲料和造纸原料。随着科技进步，上述用途已经严重弱化。目前，许多地方推广秸秆还田作肥料、秸秆气化制沼气、秸秆发酵作饲料等，但这些用途秸秆消耗量不大，尚有约50％的秸秆未得到合理利用。秸秆的出路问题，令广大农民一筹莫展。每到收获季节，农民大面积焚烧秸秆，污染环境，影响交通，已成为严重的社会公害。如何科学合理地利用农作物秸秆资源，帮助农民解决这一棘手问题，已成为政府部门十分重视，科研人员万分关注的热点课题之一。科学研究的结果表明，农作物秸秆与木材具有相似的结构和性质，是人造板产品制造理想的原料。然而，由于大部分农作物秸秆表面富含角质层等不利于胶合的物质，形成了弱界面层，严重影响了产品的胶合性能，成为了制约农作物秸秆人造板产业发展的主要技术难题之一。目前工业化生产中主要是通过采用昂贵的高强度胶粘剂(如异氰酸酯胶)来解决秸秆胶合困难的问题，但是同时又带来了生产成本高、生产工艺复杂(需配套脱模技术、施胶防护技术等)等问题，导致产品市场竞争能力不强，难以打开销路，而致使农作物秸秆人造板产业化进展缓慢。针对农作物秸秆界面胶合困难的技术难题，科研人员主要采用机械处理法、湿热处理法、物理处理法、化学处理法以及生物处理法等方法对秸秆进行表面改性处理，以期改善表面活性，提高界面胶合性能。
等离子体作为一种物理处理法，是一种清洁的干式改性工艺，具有极大的市场潜力和发展前景。等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。利用等离子体对材料进行处理可引起材料表面的物理变化(如刻蚀、解吸、溅射、注入、激发和电离等)和化学变化(如氧化、分解、交联、聚合和接枝等)，以达到改变材料表面特性(包括亲水性、疏水性、粘合性、阻燃性、防腐性、防静电性以及生物适应性)的目的。等离子体按照组成粒子能量的大小及热力学性质可分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体又分为热等离子体(热力学平衡)和冷等离子体(非热力学平衡)，其中热等离子体中粒子的能量约几千度到几十万度，通常用于需要高温作业的领域，如磁流体发电、等离子体焊接、切割、等离子体冶炼、等离子体喷涂、等离子体制备超细粉等。冷等离子体中不同粒子的温度是不相同的，其中电子的温度从几千度到几十万度，而离子的温度与室温相差无几，正因为如此，它有着重要的应用价值，如用于对材料表面进行改性以及光源等。
冷等离子体可以通过辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电以及微波放电等方式产生。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电。在两个放电电极之间充满某种工作气体，并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖，也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。
本专利利用主要成分为水蒸气的混合反应气体作为工作气体，通过介质阻挡放电的方式激发，并使之应用于秸秆表面的活化改性。具有激发功率低、激发效率高、操作简便、操作环境安全等特点。
发明内容
本发明的目的是以主要成分为水蒸气的混合反应气体为改性气氛，利用介质阻挡放电等离子体对秸秆表面进行改性处理，使秸秆表面得到活化，提高秸秆表面的自由能和润湿性，使木质材料常用胶粘剂在秸秆表面能够得到更好的铺展和浸润，从而显著增强秸秆的胶合性能。
本发明的技术解决方案：
一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，该方法将农作物秸秆去叶、鞘、节，截成2～30cm长的单元，经软化和干燥处理后，将含水率调至6～10％；将改性试剂由储液瓶加料盖口加入储液瓶中，并盖上盖口；打开石英反应腔盖板，将处理后的秸秆放入农作物秸秆水蒸气介质阻挡放电等离子体处理专用装置的石英反应腔中，并盖上盖板；在室温条件下，利用负压形成组件抽吸反应腔，并保持反应腔压力在1kPa以下达10分钟以上，以除去其中的空气；将由供气组件产生的水蒸气从石英反应腔的进口通入，石英反应腔的出口接负压形成组件，并控制石英反应腔内的压力为5～100kPa，开启等离子体电源，调节放电功率为20～500W，电极间距为5～12mm，使电极之间的水蒸气通过介质阻挡放电产生低温等离子体，对农作物秸秆表面进行改性处理，处理时间为10～600s；而后，在经改性处理的农作物秸秆表面涂布胶粘剂，经热压后使胶粘剂固化获得胶合强度。
所述的方法，采用的农作物秸秆水蒸气介质阻挡放电等离子体处理专用装置包括供气组件、等离子体产生组件、放电组件和负压形成组件；其中所述的供气组件包括储液瓶(内放置改性试剂)、加料盖口和气管，等离子产生组件包括电源，放电组件包括上下电极板、石英反应皿、石英盖板、反应腔、接口6(接供气组件)和接口12(接负压形成组件)，负压形成组件包括真空泵、电磁阀、真空计和气管；
所述的方法，其农作物秸秆软化和干燥处理的方法是将秸秆单元置于蒸馏水中浸泡1～5h，充分软化后，平铺于玻璃上，在压力作用下放置在通风处凉干，而后用鼓风干燥箱在60℃条件下干燥1～3h；
所述的方法，其中改性试剂包括蒸馏水、各种浓度的盐水溶液、氨水等在加热、真空等条件下能够挥发产生水蒸气的试剂中的一种或几种；
所述的方法，其中在经改性处理的农作物秸秆表面涂布胶粘剂是脲醛树脂胶、三聚氰胺改性脲醛树脂胶、酚醛树脂胶中的一种；
所述的方法，其中涂胶农作物秸秆单元的热压工艺条件为，单面涂胶量为200～250g/m2，热压温度为110～150℃，热压压力为1.2～1.5MPa，热压时间为60～90s；
所述的方法，其中农作物秸秆包括麦秸、稻秸、玉米秆、高梁秆、芦苇等。
本发明的优点：(1)设备简单，易操作：本项发明介质阻挡放电等离子体处理专用装置，不同于真空射频等离子体对设备要求高、能耗大，其能在低压或正常大气压下工作，操作简单可控，为大规模工业化生产提供实践依据。(2)高效节能：等离子体产生所需的放电功率低，仅为20～500W，处理时间也仅为10s～600s，处理效率高且能耗低(3)环保无公害：使用经挥发可得到水蒸气的处理试剂，通过抽吸方式，并由电磁阀控制反应腔内低压，可提高反应体系的稳定性，试剂利用率可达到85％以上；不存在废液处理、燃烧爆炸等诸多问题，不会对环境和人身造成任何损伤。(4)效果显著：经水蒸气介质阻挡放电等离子体处理后秸秆表面的反应活性显著提高，胶合性能明显增强。
附图说明：
附图1是农作物秸秆水蒸气介质阻挡放电等离子体处理专用装置原理图
图中：1-储液瓶、2-改性试剂、3-气管、4-储液瓶加料盖口、5-电源、6/12-接口、7-反应腔、8-石英盖板、9-电极板、10-改性试件、11-石英反应皿、13-真空计、14-电磁阀、15-真空泵。
具体实施方式：
对比例1：
将当年麦秸秆，经过去叶、鞘、节，选取光滑平整部分剪成5cm长，用小刀从中间剖开，置于蒸馏水中浸泡5h，充分软化后，均匀平摊在玻璃上，放置在通风处用重物压一星期，然后取下，放置在筛网中，鼓风干燥箱60摄氏度干燥1小时至含水率达8％左右，然后密封袋储存在干燥皿中备用。
将前期展平干燥后的麦秸裁成10cm长，并在其端部平整处量取2cm，作为涂胶胶合部位，量取宽度，计算胶合面积。然后以脲醛树脂胶为胶黏剂分别将处理后的麦秸以内内表面、内外表面和外外表面三种不同的表面结合方式粘结在一起(每种条件平行试样为20组)，涂胶量为单面200g/m2，采用的热压工艺为热压温度为110℃，热压压力为1.5MPa，热压时间为90s。胶合强度结果见下表1。
对比例2：
将当年稻秸秆，经过去叶、鞘、节，选取光滑平整部分剪成5cm长，用小刀从中间剖开，置于蒸馏水中浸泡3h，充分软化后，均匀平摊在玻璃上，放置在通风处用重物压一星期，然后取下，放置在筛网中，鼓风干燥箱60摄氏度干燥2小时至含水率达6％左右，然后密封袋储存在干燥皿中备用。
以酚醛树脂为胶黏剂，以对比例1中的方法胶合麦秸秆的内内、内外和外外表面，涂胶量为单面220g/m2，采用的热压工艺为热压温度为120℃，热压压力为1.0MPa，热压时间为60s。胶合强度数据见下表2。
对比例1、2中所述方法制备的秸秆胶合材料，存在胶合强度低的缺陷，难以用于秸秆类人造板的大规模生产。
实施例1：
将当年麦秸秆，经过去叶、鞘、节，选取光滑平整部分剪成5cm长，用小刀从中间剖开，置于蒸馏水中浸泡5h，充分软化后，均匀平摊在玻璃上，放置在通风处用重物压一星期，然后取下，放置在筛网中，鼓风干燥箱60摄氏度干燥1小时至含水率达8％左右，然后密封袋储存在干燥皿中备用。
将前期展平干燥后的麦秸裁成10cm长，并在其端部平整处量取2cm，作为涂胶胶合部位，量取宽度，计算胶合面积。
打开石英盖板8，将裁减好的秸秆置于介质阻挡放电等离子体放电装置的两个电极板之间的石英反应腔中，并盖上盖板；将蒸馏水作为改性试剂，通过加料盖口4倒入储液瓶1中，并盖上加料盖口；在整个装置系统(包括石英反应皿、储液瓶及各部分之间连接的管路)处于室温(低于25℃)的条件下，利用真空泵15的抽吸作用，将整个装置系统抽真空(腔压不超过1kPa)10分钟，以除去其中的空气；将蒸馏水加热至60℃的条件下，挥发产生水蒸气；通过真空泵15的抽吸作用，在石英反应腔7中形成水蒸气的低压环境(由真空计13和电磁阀14控制腔压20kPa)；调节电源放电功率为30W，电极板间距为10mm，激发反应皿中的水蒸气放电，产生介质阻挡放电等离子体，作用于秸秆表面使之表面改性；持续等离子处理秸秆10s。然后以脲醛树脂胶为胶黏剂分别将处理后的麦秸以内内表面、内外表面和外外表面三种不同的表面结合方式粘结在一起(每种条件平行试样为20组)，涂胶量为单面200g/m2，采用的热压工艺为热压温度为110℃，热压压力为1.5MPa，热压时间为90s。胶合强度结果见下表1。
实施例2：
将当年麦秸秆，经过去叶、鞘、节，选取光滑平整部分剪成5cm长，用小刀从中间剖开，置于蒸馏水中浸泡5h，充分软化后，均匀平摊在玻璃上，放置在通风处用重物压一星期，然后取下，放置在筛网中，鼓风干燥箱60摄氏度干燥1小时至含水率达8％左右，然后密封袋储存在干燥皿中备用。
将前期展平干燥后的麦秸裁成10cm长，并在其端部平整处量取2cm，作为涂胶胶合部位，量取宽度，计算胶合面积。置于介质阻挡放电等离子体放电装置的两个绝缘介质之间进行改性处理。采用实施例1中所述步骤，以氨水作为改性试剂。通过加热氨水，从接口6处通入挥发产生的水蒸气，在放电功率为20W、电极间距为12mm、腔压100kPa、处理时间为600s。然后以脲醛树脂胶为胶黏剂分别将处理后的麦秸以内内表面、内外表面和外外表面三种不同的表面结合方式粘结在一起(每种条件平行试样为20组)，涂胶量为单面200g/m2，采用的热压工艺为热压温度为110℃，热压压力为1.5MPa，热压时间为90s。胶合强度结果见下表1。
实施例3：
将当年稻秸秆，经过去叶、鞘、节，选取光滑平整部分剪成5cm长，用小刀从中间剖开，置于蒸馏水中浸泡3h，充分软化后，均匀平摊在玻璃上，放置在通风处用重物压一星期，然后取下，放置在筛网中，鼓风干燥箱60摄氏度干燥2小时至含水率达6％左右，然后密封袋储存在干燥皿中备用。
将前期展平干燥后的麦秸裁成10cm长，并在其端部平整处量取2cm，作为涂胶胶合部位，量取宽度，计算胶合面积。置于介质阻挡放电等离子体放电装置的两个绝缘介质之间进行改性处理。采用实施例1中所述步骤，以10％NaCl水溶液作为改性试剂。通过加热10％NaCl水溶液，从接口6处通入挥发产生的水蒸气，在放电功率为500W、电极间距为8mm、腔压5kPa、处理时间为150s。然后以酚醛树脂胶为胶黏剂分别将处理后的麦秸以内内表面、内外表面和外外表面三种不同的表面结合方式粘结在一起(每种条件平行试样为20组)，涂胶量为单面220g/m2，采用的热压工艺为热压温度为120℃，热压压力为1.0MPa，热压时间为60s。胶合强度结果见下表2。
由实施例1-3可见，经过等离子改性处理后，秸秆表面之间的胶合强度有了较大幅度的提高，其中内内表面胶合最高提高74％、内外表面胶合最高提高344％、外外表面胶合从几乎无法胶合可提高至0.23MPa，相比于对比例1-2具有明显优势。
秸秆表面处理前后胶合强度测定结果：
表1
表2
Claims (7)
1.一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，该方法将农作物秸秆去叶、鞘、节，截成2～30cm长的单元，经软化和干燥处理后，将含水率调至6～10％；将改性试剂由储液瓶加料盖口加入储液瓶中，并盖上盖口；打开石英反应腔盖板，将处理后的秸秆放入农作物秸秆水蒸气介质阻挡放电等离子体处理专用装置的石英反应腔中，并盖上盖板；在室温条件下，利用负压形成组件抽吸反应腔，并保持反应腔压力在1kPa以下达10分钟以上，以除去其中的空气；将由供气组件产生的水蒸气从石英反应腔的进口通入，石英反应腔的出口接负压形成组件，并控制石英反应腔内的压力为5～100kPa，开启等离子体电源，调节放电功率为20～500W，电极间距为5～12mm，使电极之间的水蒸气通过介质阻挡放电产生低温等离子体，对农作物秸秆表面进行改性处理，处理时间为10～600s；而后，在经改性处理的农作物秸秆表面涂布胶粘剂，经热压后使胶粘剂固化获得胶合强度。
2.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：农作物秸秆水蒸气介质阻挡放电等离子体处理专用装置包括供气组件、等离子体产生组件、放电组件和负压形成组件；其中所述的供气组件包括储液瓶(内放置改性试剂)、加料盖口和气管，等离子产生组件包括电源，放电组件包括上下电极板、石英反应皿、石英盖板、反应腔、接口6(接供气组件)和接口12(接负压形成组件)，负压形成组件包括真空泵、电磁阀、真空计和气管。
3.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：农作物秸秆软化和干燥处理的方法是将秸秆单元置于蒸馏水中浸泡1～5h，充分软化后，平铺于玻璃上，在压力作用下放置在通风处凉干，而后用鼓风干燥箱在60℃条件下干燥1～3h。
4.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：所述的改性试剂包括蒸馏水、各种浓度的盐水溶液、氨水等在加热、真空等条件下能够挥发产生水蒸气的试剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：所述的在经改性处理的农作物秸秆表面涂布胶粘剂是脲醛树脂胶、三聚氰胺改性脲醛树脂胶、酚醛树脂胶中的一种。
6.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：所述的涂胶农作物秸秆单元的热压工艺条件为，单面涂胶量为200～250g/m2，热压温度为110～150℃，热压压力为1.2～1.5MPa， 热压时间为60～90s。
7.根据权利要求1所述的利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法，其特征在于：所述的农作物秸秆包括麦秸、稻秸、玉米秆、高梁秆、芦苇等。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610463694.1A CN106079012A (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610463694.1A CN106079012A (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106079012A true CN106079012A (zh) | 2016-11-09 |
Family
ID=57252338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610463694.1A Pending CN106079012A (zh) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | 一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106079012A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107498680A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-12-22 | 河南安朝板材科技有限公司 | 绿色环保稻壳板材生产方法 |
| CN114524940A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-24 | 江苏省农业科学院 | 一种基于等离子体和超支化耦合对小麦秸秆表面改性方法 |
| US20220193955A1 (en) * | 2019-03-12 | 2022-06-23 | Mixcycling Srl | Process for making compounds using wastes of natural origin and fibres of plant or animal origin |
| CN115946201A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-11 | 优优新材料股份有限公司 | 一种基于Plamsa的人造板用秸秆纤维处理工艺 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1709664A (zh) * | 2005-07-12 | 2005-12-21 | 南京林业大学 | 利用等离子体改善农作物秸秆与脲醛树脂界面胶合性能的方法 |
| CN101700462A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-05 | 浙江大学 | 两段式低温等离子体废气净化装置及方法 |
| CN101703875A (zh) * | 2009-11-09 | 2010-05-12 | 南京师范大学 | 锅炉烟气气态单质汞氧化脱除方法 |
| CN101704256A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-12 | 南京林业大学 | 冷等离子体改性单板类人造板的制造方法 |
| CN101712179A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-26 | 南京林业大学 | 冷等离子体改性酶解木素/植物纤维复合材料制造方法 |
| CN101899883A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-12-01 | 南京林业大学 | 一种厚型轻质秸秆墙体材料的制造方法 |
| CN101941115A (zh) * | 2010-09-01 | 2011-01-12 | 柯进电气(上海)有限公司 | 便携式多功能水蒸气等离子弧焊切机 |
| CN101941224A (zh) * | 2010-08-30 | 2011-01-12 | 南京林业大学 | 利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法 |
| CN101955593A (zh) * | 2010-05-11 | 2011-01-26 | 四川大学 | 一种改善废旧橡胶粉表面亲水性的方法 |
| CN102212971A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-12 | 安徽安生生物化工科技有限责任公司 | 一种等离子体处理秸秆的方法 |
| CN102397743A (zh) * | 2010-09-16 | 2012-04-04 | 中国环境科学研究院 | 一种介质阻挡放电等离子体结合生物质还原co2的装置及方法 |
| CN103737165A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-23 | 柳州市欧博科技有限公司 | 一种便携式水蒸气等离子体脉冲弧切焊机 |
| CN105097500A (zh) * | 2014-05-23 | 2015-11-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体器件及其制造方法、电子装置 |
| CN105314633A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-10 | 厦门大学 | 一种活性炭的制备方法 |
-
2016
- 2016-06-21 CN CN201610463694.1A patent/CN106079012A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1709664A (zh) * | 2005-07-12 | 2005-12-21 | 南京林业大学 | 利用等离子体改善农作物秸秆与脲醛树脂界面胶合性能的方法 |
| CN101704256A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-12 | 南京林业大学 | 冷等离子体改性单板类人造板的制造方法 |
| CN101712179A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-05-26 | 南京林业大学 | 冷等离子体改性酶解木素/植物纤维复合材料制造方法 |
| CN101703875A (zh) * | 2009-11-09 | 2010-05-12 | 南京师范大学 | 锅炉烟气气态单质汞氧化脱除方法 |
| CN101700462A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-05 | 浙江大学 | 两段式低温等离子体废气净化装置及方法 |
| CN101955593A (zh) * | 2010-05-11 | 2011-01-26 | 四川大学 | 一种改善废旧橡胶粉表面亲水性的方法 |
| CN101899883A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-12-01 | 南京林业大学 | 一种厚型轻质秸秆墙体材料的制造方法 |
| CN101941224A (zh) * | 2010-08-30 | 2011-01-12 | 南京林业大学 | 利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法 |
| CN101941115A (zh) * | 2010-09-01 | 2011-01-12 | 柯进电气(上海)有限公司 | 便携式多功能水蒸气等离子弧焊切机 |
| CN102397743A (zh) * | 2010-09-16 | 2012-04-04 | 中国环境科学研究院 | 一种介质阻挡放电等离子体结合生物质还原co2的装置及方法 |
| CN102212971A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-10-12 | 安徽安生生物化工科技有限责任公司 | 一种等离子体处理秸秆的方法 |
| CN103737165A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-23 | 柳州市欧博科技有限公司 | 一种便携式水蒸气等离子体脉冲弧切焊机 |
| CN105097500A (zh) * | 2014-05-23 | 2015-11-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体器件及其制造方法、电子装置 |
| CN105314633A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-10 | 厦门大学 | 一种活性炭的制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107498680A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-12-22 | 河南安朝板材科技有限公司 | 绿色环保稻壳板材生产方法 |
| US20220193955A1 (en) * | 2019-03-12 | 2022-06-23 | Mixcycling Srl | Process for making compounds using wastes of natural origin and fibres of plant or animal origin |
| CN114524940A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-24 | 江苏省农业科学院 | 一种基于等离子体和超支化耦合对小麦秸秆表面改性方法 |
| CN115946201A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-04-11 | 优优新材料股份有限公司 | 一种基于Plamsa的人造板用秸秆纤维处理工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101941224B (zh) | 利用常压冷等离子体提高木质单板胶合性能的方法 | |
| CN106079012A (zh) | 一种利用水蒸气介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 | |
| CN207103057U (zh) | 一种钙钛矿薄膜涂布设备 | |
| CN101704256B (zh) | 冷等离子体改性单板类人造板的制造方法 | |
| CN106061089A (zh) | 一种利用甲醛介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 | |
| CN104400856A (zh) | 一种冻融循环处理竹材的方法及产品和应用 | |
| CN105647249B (zh) | 一种离子诱导组装石墨烯涂层的方法 | |
| CN102303331A (zh) | 一种防止桉木皱缩的干燥工艺 | |
| CN118325355B (zh) | 一种高强度竹木复合材料及其制备方法 | |
| CN106113208A (zh) | 一种利用丙烯酸单体介质阻挡放电等离子体增强农作物秸秆胶合性能的方法 | |
| CN103006715A (zh) | 一种中药材干燥方法 | |
| CN1292882C (zh) | 利用等离子体改善农作物秸秆与脲醛树脂界面胶合性能的方法 | |
| CN103737688B (zh) | 一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法 | |
| CN101704264B (zh) | 真空——冷等离子体处理降低人造板甲醛释放量的方法 | |
| CN105664863B (zh) | 一种植物纤维干燥剂及其制备方法 | |
| CN107030802A (zh) | 等离子体改性提高复合柔性装饰薄木及表面饰面界面胶合性能的方法 | |
| CN105437341A (zh) | 一种微波负压法降低人造板甲醛释放量的方法 | |
| CN102942885B (zh) | 一种醇型胶双效助剂及其制备方法和应用 | |
| CN107936927A (zh) | 一种椰壳炭基复合相变储热材料及其制备方法 | |
| CN103695856B (zh) | 柔性F掺杂SnO2透明导电薄膜及制备方法 | |
| CN103409982B (zh) | 一种超疏水活性炭纤维改性材料的制备方法 | |
| CN107009478A (zh) | 一种以等离子体处理木纤维增强纤维板界面胶合能力方法 | |
| CN108862277A (zh) | 稻壳-污泥基复合活性炭及其制备方法 | |
| CN107876021A (zh) | 一种α‑Al2O3‑植物纤维复合材料及其制备与应用 | |
| CN107610837A (zh) | 一种柔性透明导电纳米薄膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161109 |