1. 研究目的与意义
围绕农作物秸秆表面富含硅与蜡状物质不利于胶合的科学问题,通过在低压介质阻挡放电等离子体作用下使秸秆与甲醛气相单体接枝,在秸秆表面构建具有特定官能团的纳米尺度微表面,研究在不同放电功率、放电时间、及混合气压力等条件下构建的秸秆纳米尺度微表面的结构与特性,分析上述不同特性微表面脲醛胶粘剂的界面胶合特性(胶粘剂渗透性、胶合强度、破坏模式等),探索等离子体气相接枝构建秸秆纳米尺度微表面的机理及其增强界面胶合特性的机制。
为实现等离子体改性技术在农作物秸秆复合材料领域的工业化应用奠定理论基础和提供实践依据。
2. 国内外研究现状分析
针对农作物秸秆界面胶合困难的技术难题,科研人员采用了许多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。
概括起来,主要包括机械处理法、湿热处理法、物理处理法、化学处理法以及生物处理法等五种方法。
各种秸秆改性方法各有特点,但均存在一些不足之处。
3. 研究的基本内容与计划
(1)等离子体气相接枝改性对农作物秸秆表面特性的影响① 等离子体气相接枝改性对秸秆弱界面层化学特性的影响研究等离子体气相接枝前后秸秆表面硅、蜡质和主要化学成分(纤维素、半纤维素和木质素)组成及结构的变化、表面自由基的产生以及极性官能团的引入,分析等离子体气相接枝工艺条件(功率、时间、压强)对化学特性的影响。
② 等离子体气相接枝改性对农作物秸秆弱界面层浸润性的影响研究脲醛胶在经等离子体气相接枝改性的秸秆表面的浸润性(接触角、表面自由能),分析等离子体气相接枝工艺条件(功率、时间、压强)对秸秆表面浸润性的影响。
(2)等离子体气相接枝改性对农作物秸秆界面胶合特性的影响① 等离子体气相接枝处理对秸秆界面脲醛胶渗透的影响研究等离子体气相接枝处理前后秸秆纳米尺度微表面对胶粘剂渗透性的变化,分析等离子体处理工艺条件(功率、时间、压强)对脲醛胶在秸秆界面渗透性的影响。
4. 研究创新点
(1)通过激发甲醛形成等离子体对秸秆表面进行处理,在基材表面引入醛基和其他活性基团,利于固化反应,增强胶合强度。
(2)提出了利用介质阻挡放电等离子体在低压下激发气相单体接枝,从而显著提高其表面活性的思路(3)通过研究分析微观特性与宏观性能,揭示甲醛等离子体处理提高秸秆表面反应活性的机理,为工业化利用提供理论依据
