竹笋壳原态复合板制造及力学性能研究开题报告

 2021-08-08 21:34:52

1. 研究目的与意义

竹子是森林资源重要的组成部分,我国是世界竹子分布中心和起源地之一,竹子资源占世界总量的30%。近些年来,随着竹材栽培技术的推广应用,使得我国竹产业发展较为完善,其中竹笋生产收益占据竹林经济收入的一半左右。我国是竹笋生产、消费大国,加工竹笋后剩下大量的鲜嫩笋壳,是个尚未开发的重要资源,目前普遍采用的是地下深埋或就近废弃,不仅造成境污染,也是一种资源的浪费,笋壳的处理已成为困扰产业进一步发展壮大的瓶颈,人们对此问题的关注日益增强,并且竹笋壳富含纤维素、木质素、半纤维素以及其他物质,可实现竹笋壳纤维的工业化利用。通过大量回收利用竹笋壳,有利于生产竹笋的地区的环境保护和资源的可循环再生利用,还能开发竹笋的附加经济价值,应用于竹加工产业和人造板产业。

本课题以竹笋壳为主要原料,浸渍于适当比例的淀粉胶和脲醛树脂胶,用合理的竹笋壳处理和加工工艺,压制制造符合要求的原态复合板。研究将竹笋壳用于人造板行业的方法,以减少竹笋壳废弃造成资源浪费、环境污染的问题,提高可循环利用价值,希望为竹笋壳的利用探索一条新的途径。

2. 国内外研究现状分析

1.竹笋壳的外形结构和化学成分分析

竹笋壳是于竹笋外衣,对竹笋的节间生长起着保护作用,竹笋壳长度一般在32~47mm之间,宽度为13~22mm,重量为10~21g,平均回潮率为13.5。竹笋壳与居间分生组织同时形成,但其伸长活动比节间生长早得多,迅速而量大,当节间长度开始明显增加时,笋壳生长已濒结束。在竹笋生长初期,笋律的长度若干倍于其着生的节间长度。竹笋外表生长等于节间生长加上笋笋壳的增长,笋体的实际生长小于外形生长。随着竹笋高生长的迅速增加,二者之间的比率逐渐缩小,直到节间停止伸长时稳定下来。在竹笋一幼笋生长的末期,笋壳的增长量很小,幼竹的各节间生长之和约等于其外形生长。在正常情况下,高生长结束时,整株竹秆除基部和梢部几节外,各节的笋壳长与节间长之比变化不大。毛竹的壳较长,壳长/节间长一般为1.6~1.8其次,刚1.2~1.5;淡竹、紫竹、哺鸡竹等的箨节比较短,为0.7~1.0。竹笋壳的形状、宽度、长度、箨叶等也随其着生的节次而有明显差异[2]。

竹笋壳的化学成分类似于竹材,主要由纤维素、半纤维素、和木质素组成。竹笋壳中成分除了纤维素、半纤维素、和木质素外,还有含其他一定数量的脂肪、和果胶等[4]。贾燕芳[5]经过实验测定发现笋壳纤维中纤维素、半纤维素含量丰富,分别为36%~40%和35%~46%,木质素仅占1%~8%;笋壳纤维呈圆柱形,有沟槽、脊、裂缝和螺旋扭曲;笋壳纤维属于典型的纤维素i型,在红外光谱中,具有一般纤维素的特征吸收峰;笋壳纤维的结晶度为40%左右,与水稻秸秆纤维类似,但低于棉、麻纤维;在热重分析曲线中,笋壳纤维有2个失重阶,在190℃左右开始热分解,主失重温度约为310℃左右。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本课题以原态竹笋壳为主要原料,通过碱处理和机械处理的方式去掉表面的蜡质层和绒毛,并在脲醛树脂胶黏剂和淀粉胶黏剂按一定比例混合的胶黏剂中浸渍一定的时间后,压制成复合板,并按国家标准检测其静曲强度、弹性模量和24h吸水率,希望变废为宝,为大量废弃竹笋壳找到一条新的有经济价值的利用途径,研制出健康环保、易降解的板材,为实现竹笋壳的工业化利用并减少竹笋壳对环境造成的污染提供可能。

研究计划:

1. 12月15日-1月30日 查阅资料,撰写开题报告进行试材的准备

2. 2月20日-3月30日 进行竹笋壳原态复合板制造及力学性能研究实验

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4. 研究创新点

本课题以原态竹笋壳为原料压制复合板,以淀粉胶为主要胶黏剂,突出环保、可降解的特点,能合理利用废弃的竹笋,变废为宝。

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