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南京林业大学木材工业学院博士生开题报告论文题目：微/纳纤丝改良杨木秸秆复合人造板的工艺及特性研究作者：阮重坚专业：木材科学与技术研究方向：人造板与胶黏剂指导老师：张洋教授目录1课题来源2研究背景3研究内容和实验方法4本课题的特色和创新点5研究中可能遇到的问题和解决方法6研究的进度安排和经费预算1课题来源江苏省农业科技攻关项目：杨木纳米纤维素的研究与开发，编号BE2007326。2研究背景2.1微/纳纤丝的研究概况有人曾经预测，在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的又一项“决定性技术”，纳米材料技术及其应用作为一项最具市场应用潜力的高科学技术，已被众事实和新出现的纳米材料新应用成果所证实。纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣，世界各国正在相继投入巨资对其进行研究。（1）纳米材料及其特性所谓纳米材料就是指在一维、二维或三维空间中始终处于1-100nm范围内的晶体或非晶体物质。其性质完全不同于常规材料，而具有特殊性。其按照属性可分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳硅化合物纳米材料、氮磷等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料以及纳米材料按照材料功能可分为半导体型纳米材料、光敏型纳米材料、增强型纳米材料和磁性纳米材料按材料形态可分为纳米点、纳米线、纳米带、纳米薄膜和纳米孔材料等。（2）木质纳米材料研究进展在中国纳米科技研究始于20世纪80年代末，“八五”期间“分子器件的基础研究”列为国家自然科学基金重大项目、“纳米材料科学”列入国家攀登项目。2000年，朱镕基总理亲自指示要组织中国纳米技术研究和产业化发展，在“十五”期间要用25-30亿人民币支持这一国家计划，要在纳米科技发展中体现国家行为。纳米科技在木质材料科学领域的应用是多方面的，它将有效地提升木质材料科学和木材加工产业，具有十分诱人的前景。中国已经有研究学者对木材中提取纳米木纤维或木粉进行了探索性研究。研究表明利用纳微米技术可能形成造纸的高得浆率。该学者同时提出纳米木粉生产的无污染胶粘剂可能代替含甲醛的有毒胶。这将意味着胶粘剂的绿色革命可能从木材的纳微米技术开始。（3）微/纳米材料与木质材料复合研究现状在中国和国外的学者对木材—无机纳米复合材料进行初步研究结果表明，木材内部具有容纳纳米粒子的纳米空间，它存在于木材细胞壁上的微细纤维之间并存在能与纳米粒子结合的活性基团。（3）微/纳米材料与木质材料复合研究现状在国外，Saka.S等用溶胶—凝胶法将尺寸为100nm左右的SiO2等无机微粒沉积在木材的细胞壁上，制成木材/无机纳米复合材料；Ueno.T等使用“二重扩散法”制成木基水玻璃—硼无机复合材料，Saka.S，Miyafuji.H和Ueno.T等人用凝胶法和溶胶一凝胶法分别制备成功SiO2和TiO2木材/无机复合材料，具有较好的力学强度、尺寸稳定性、阻燃性等；HiroyukiMatsumura和WolfgangGlasser于1999年开发了一步法从纤维素纤维制备热塑性纳米复合材料的工艺。2.2杨木秸秆复合人造板的研究概况国外秸秆人造板的发展起始于上个世纪40年代，比利时在1947年研究麻秆刨花板。随后，英国、德国、美国、日本等国相继研究了稻草、甘蔗渣、棉杆等秸秆人造板，但是，以农作物秸秆主体，即麦秸和稻草为原料制造人造板，特别是建成工业化生产线，却只有10年左右的历史。世界上秸秆人造板研究开发比较突出的国家有美国、加拿大、中国等。北美已经建成一些秸秆碎料板工厂投产，如美国Primeboard公司、加拿大Isoboard公司等，但近几年来，由于种种原因，北美地区一些秸秆人造板厂发生亏损，连连倒闭，如美国Agriboard公司、PhenixBiocomposites公司和加拿大IsoboardInternational公司，尚有几家公司仍在生产。2.2杨木秸秆复合人造板的研究概况•中国秸秆人造板起始于上世纪80年代初，产品大多是仿造普通刨花板的工艺，因其性能较差而限制了此类板材的发展。经过长期努力，中国秸秆人造板生产技术已经成熟，随着化学工业发展，中国已经能生产秸秆人造板生产专用胶粘剂—异氰酸酯。根据中国的具体国情，研制成功了国产化秸秆人造板生产工艺，授权了10多项发明专利，形成了自主知识产权。伴随着机械制造业的发展，中国已经具备了生产秸秆人造板国产化生产线成套设备的能力，在生产规模和产品质量相同的情况下，中国的设备销售价格仅为进口设备的1/3。目前，中国已成功开发出稻麦秸秆刨花板、秸秆纤维板、秸秆/塑料复合人造板、轻质秸秆人造板等多种秸秆产品。3研究内容和实验方法微/纳纤丝的制备和表征杨木和秸秆原料的表面特性杨木秸秆复合人造板的工艺微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板特性的影响3.1杨木微/纳纤丝的制备和表征•材料与设备•杨木微/纳纤丝的制备•杨木微/纳纤丝的表征•杨木微/纳纤丝与麦秸杨木复合人造板的胶合表征3.2杨木和秸秆原料的表面特性研究•杨木的表面特性•秸秆原料的表面特性3.3杨木秸秆复合人造板的工艺研究3.3.1原料与设备•胶粘剂：UF，固含量，粘度，pH值•固化剂：NH4Cl•防水剂：石蜡•杨木刨花•杨木单板•麦秸刨花•热压机3.3.2杨木秸秆复合人造板的工艺（一）多层复合杨木秸秆人造板工艺结构：表面杨木单板–麦秸刨花–表面杨木单板工艺参数：幅面为300x300x12mm压力：3.0MPa时间：10min温度：1800C施胶量：麦秸芯层为10%杨木单板为140g/m2(单面)石蜡：1.5%（胶液质量的百分比）固化剂：NH4Cl为1%（胶液质量的百分比）杨木刨花胶黏剂微/纳米纤丝麦秸刨花刨花计量胶计量微/纳米纤丝计量刨花计量拌胶刨花混合冷却预压热压铺装工艺参数：幅面为300x300x12mm压力：3.0MPa时间：10min温度：1800C施胶量为：10%石蜡：1.5%（胶液质量的百分比）固化剂：NH4Cl为1%（胶液质量的百分比）（二）杨木秸秆复合刨花板工艺3.4微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的特性影响3.4.1微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的表面特性影响•表面密度变化•表面化学基团变化•表面耐磨性变化根据GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》，耐磨性测试是确定由一对包着砂布的研磨轮与旋转着的试件摩擦，转数为100转时的质量损失。采用广州君达仪器有限公司生产的JM-IV型磨耗仪。3.4.2微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的胶合特性影响内结合强度-根据国家有关标准GB/T4897.2-2003中规定的方法进行测量内结合强度对杨木麦秸复合刨花板-根据国家有关标准GB/T4897.2-2003中规定的方法进行测量内结合强度对多层杨木秸秆复合人造板微/纳米纤维含量（%）杨木刨花/麦秸刨花比例2/84/66/48/25数值数值数值数值10数值数值数值数值15数值数值数值数值试验号微/纳米纤维含量（%）0510151数值数值数值数值2数值数值数值数值3。。数值数值数值数值平均数值数值数值数值3.4微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的特性影响3.4.3微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的强度影响•静曲强度变化•弹性模量变化3.4.4微/纳纤丝对杨木秸秆复合人造板的尺寸稳定性影响•吸水厚度膨胀率变化•吸湿线膨胀率变化4本课题的特色和创新点•本课题可有效的利用速生杨木和农作物秸秆，扩大木质复合材料的原料来源。目前，在越南这个方向研究还很少，希望此项技术可以引入我国，提高我国的木材加工工艺水平。•通过杨木微/纳米纤丝改良杨木人造板性能。特别，微/纳米纤丝是有机的纳米材料，所以减少环境污染?；•通常，秸秆刨花板采用异氰酸酯胶黏剂，成本比较高。希望通过杨木微/纳米纤丝和脲醛树脂作为胶黏剂，既改良杨木复合人造板，又可以降低成本。5研究中可能遇到的问题和解决方法（1）谱图分析问题:论文中将涉及大量的图谱，比如红外光谱、XRD图谱和DSC曲线等，将要查阅大量的资料或请教相关专业的老师。（2）不但是外国留学生，一些设备以前还没用过，而且本论文中的试验比较多，所以将要查阅大量的资料或请教相关专业的老师。6研究进度安排•2009.08～2009.12收集整理与本课题相关的国内外文献资料；•2010.01～2010.7原料的制备及预备试验的进行；•2010.08～2010.12整体试验的进行；•2011.01～2011.06整理试验数据，撰写论文，完成论文答辩。谢谢！