阻燃型秸秆家具饰面板材生产工艺研究

【摘要】： 本论文首先对秸秆进行表面碱液处理,然后采用不同比例的异氰酸酯和脲醛胶配比,加入不同量的FRW阻燃剂压制成板,并对板材进行力学性能测试和阻燃性能测试,优化出最佳配比和制造工艺;并在最佳工艺的基础上压制板材进行贴面,制造用于家具使用的低毒、阻燃型秸秆家具饰面人造板;最后应用人工神经网络建模进行秸秆人造板性能预测,可以得出以下几点结论: (1)通过碱处理的稻草原料的扩散—渗透系数K值都有所提高,说明经过处理过的稻草表面润湿性能得到改善,有利于胶粘剂的浸润,从而提高稻草人造板的胶接强度;通过正交实验得出稻草表面处理的最佳处理方案是:碱的浓度为0.4%～0.8%,处理时碱的用量为(料液比)1:2.5～1:4.5,原料的碱处理时间为12h～48h;麦秆表面处理的最优方案为:所用碱的浓度为0.6%,处理时碱的用量为(料液比)1:3.5,原料的碱处理时间为12h。 (2)使用处理过的秸秆制得的人造板的内结合强度有大幅度提高,满足国家标准的要求;2h吸水厚度膨胀率降低,达到国家标准要求;静曲强度和弯曲弹性模量稍有下降,但下降幅度并不大,能满足国家标准的要求; (3)通过MDI、UF和FRW的添加量对稻草板物理力学性能指标影响的方差分析和极差分析结果的可以看出,MDI的添加量对稻草板MOE、MOR、IB、2hTS指标有显著影响;而UF和FRW对这四项指标的影响较小。随着MDI、UF施胶量的增加,稻草板MOE、MOR、IB的强度有上升的趋势,2hTS随施胶量和FRW的添加量的增加而下降; (4) MDI、UF和FRW的添加量对稻草板阻燃性能指标影响的方差分析结果表明,三个影响因子对稻草板的点燃时间、热释放峰值和峰值出现时间三个参数的影响均不显著;随着FRW的添加量的增加,热释放峰值有下降的趋势,阻燃剂中硼酸物质物质的存在降低了稻草的热释放速率,这是达到阻燃目的的最重要原因; (5)通过正交试验结果分析得到阻燃麦秸板的最优工艺条件为MDI施胶量4%,UF施胶量7%,FRW添加量10%,重复验证试验测得的各项力学性能指标均符合国家标准的要求,其力学性能指标分别是MOE为3461MPa,MOR为32MPa,IB为0.73MPa,2hTS为10.4%,;阻燃稻草板的最优工艺条件为MDI施胶量3%,UF施胶量6%,FRW添加量10%。重复验证试验测得的各项力学性能指标均符合国家标准的要求,其力学性能指标分别是MOE为2423MPa,MOR为29 MPa,IB为0.63 MPa,2hTS为7.9%;较素板相比,阻燃稻草板的阻燃性能有明显提高,达到阻燃的目的; (6)采用薄木、三聚氰胺两种材料贴面制得的稻草和麦秆人造板材的表面胶合强度均超过了国家标准,可以直接用于家具制造; (7)选用三层BP网络进行秸秆人造板性能预测,输入参数为异氰酸酯MDI、脲醛树脂(UF)、FRW新型木材阻燃剂的用量,对应的输出参数为秸秆人造板的静曲强度、内结合强度和热释放速率峰值。检验结果表明输出很好,它们与目标输出的相关系数都在0.99以上,综合考虑训练步长和训练时间,确定隐含层节点为8的网络;利用训练好的网络输出参数值与训练目标样本进行拟合,得出相关系数分别为0.999、0.994和1。但是验证性实验结果有一定的误差;用遗传算法对模型的权值和阈值进行优化后,网络的推广性能得到提高,通过进一步验证,优化后的网络能正确描述秸秆人造板工艺参数与性能之间的关系。 【关键词】：秸秆人造板 家具 生产工艺 阻燃剂
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TS653
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 课题背景13
• 1.2 刨花板研究发展现状13-18
• 1.2.1 刨花板发展状况13-15
• 1.2.2 刨花板发展中存在的问题15-18
• 1.3 秸秆人造板国内外研究现状18-21
• 1.3.1 秸秆资源及综合利用现状18-19
• 1.3.2 秸秆人造板国外研究现状19-20
• 1.3.3 秸秆人造板国内研究现状20-21
• 1.4 本研究主要目的、来源和创新点21-25
• 1.4.1 秸秆人造板面临的主要问题21-22
• 1.4.2 秸秆人造板发展趋势22
• 1.4.3 本研究的目的和意义22-23
• 1.4.4 本研究课题的来源及主要研究内容23-25
• 2 阻燃机理研究25-37
• 2.1 阻燃人造板概况25-29
• 2.1.1 木材阻燃研究概况25
• 2.1.2 阻燃刨花板的研究进展25-27
• 2.1.3 开发阻燃刨花板的必要性27-28
• 2.1.4 新型木材阻燃剂28-29
• 2.2 人造板阻燃机理29-31
• 2.3 人造板阻燃方法31-33
• 2.3.1 对成品人造板的阻燃处理31-32
• 2.3.2 制板过程中的阻燃处理32-33
• 2.4 阻燃刨花板的阻燃效果测试方法33-35
• 2.5 阻燃刨花板的阻燃效果测试指标35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 3 秸秆复合板材界面处理37-61
• 3.1 秸秆界面处理方法37-40
• 3.1.1 秸秆人造板的界面37
• 3.1.2 秸秆人造板界面改性的原则37-38
• 3.1.3 秸秆人造板界面改性的方法38-40
• 3.2 秸秆的表面特性40-45
• 3.2.1 麦秆表面特性40-44
• 3.2.2 稻草表面特性44-45
• 3.3 秸秆表面处理45-60
• 3.3.1 实验材料与方法45-47
• 3.3.2 秸秆表面润湿性能分析47-53
• 3.3.3 秸秆表面化学处理53-56
• 3.3.4 秸秆人造板性能测定56-60
• 3.4 本章小结60-61
• 4 秸秆人造板制造工艺研究61-84
• 4.1 试验材料与方法61-62
• 4.1.1 试验材料与设备61
• 4.1.2 秸秆的表面处理61-62
• 4.2 阻燃秸秆板复合热压试验62-65
• 4.2.1 工艺路线62-63
• 4.2.2 试验设计63-64
• 4.2.3 评价指标与检测方法64-65
• 4.3 麦秸人造板试验结果与讨论65-72
• 4.3.1 工艺因子对秸秆板物理力学性能的影响65-69
• 4.3.2 工艺因子对麦秸板阻燃性能的影响69-70
• 4.3.3 阻燃麦秸板最优工艺因子的确定70
• 4.3.4 阻燃麦秸板最优工艺因子的检验70-72
• 4.4 稻草人造板试验结果与讨论72-82
• 4.4.1 工艺因子对稻草板物理力学性能的影响72-78
• 4.4.2 工艺因子对稻草板阻燃性能的影响78-80
• 4.4.3 阻燃稻草板最优工艺因子的确定80
• 4.4.4 阻燃稻草板最优工艺因子的检验80-82
• 4.5 本章小结82-84
• 5 秸秆人造板贴面工艺研究84-89
• 5.1 人造板表面装饰技术84-85
• 5.1.1 国内外人造板表面装饰概况84-85
• 5.1.2 人造板表面装饰发展前景85
• 5.2 人造板贴面装饰的方法85-87
• 5.3 秸秆人造板贴面实验材料和工艺87
• 5.3.1 实验材料87
• 5.3.2 实验材料仪器设备87
• 5.3.3 秸秆人造板贴面工艺87
• 5.4 实验结果与讨论87-88
• 5.5 本章小结88-89
• 6 基于神经网络的秸秆板材性能预测研究89-100
• 6.1 人工神经网络概述89-90
• 6.2 秸秆人造板性能预测神经网络建模90-99
• 6.2.1 参数优化模型90-95
• 6.2.2 优化神经网络模型95-99
• 6.3 本章小结99-100
• 结论100-102
• 参考文献102-108
• 攻读学位期间发表的学术论文108-109
• 致谢109-110

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