秸秆生态环保新产品研究

【摘要】：伴随着全球工业化的蓬勃发展,国际社会正处于一个不可再生能源不断耗竭,生态系统日益紊乱的阶段,生物质资源的可再生利用向着越来越广度与深度的方向发展。农作物秸秆作为地球上一种产量大且材料性能稳定的资源,必将给人类带来不可估量的经济、社会和生态环境效益,对农业、生态、环境的可持续发展具有重大意义。本项目针对目前国内因焚烧秸秆导致的大量社会、经济和生态环境(破坏土地生态系统、污染空气环境)问题,研究利用废弃秸秆制作符合生态环保要求的新型花盆、餐具等秸秆产品,有效利用秸秆资源,同时满足人们对绿色生活的迫切需要。 本研究主要特色与创新：1)黏合剂制作技术方面。本项目以农业再生资源淀粉等为原料开发无醛、环保、低成本新型环保黏合剂,选择了良好的交联剂,先与淀粉生成半交联状态黏合剂,封闭、包裹了部分淀粉的醇羟基,降低了水溶性。后与含醛树脂复合并在高温下反应,生成稳定的热固型网状结构的树脂,保证了产品的强度、韧性等质量的同时显著降低了甲醛含量。2)经济效益方面。生产工艺方法比较简单,设备要求低,容易操作,水电能耗少。产品总成本比含醛树脂成本降低1000元／吨左右。3)生态环保性效益方面。本项目以淀粉为主要原料,来源广泛、无毒害。生产过程无废气、固体废弃物、废水产生,工艺环保。可替代含醛树脂制作的秸秆产品,达到E1级环保指标要求,显著降低醛污染。产品废弃后自然降解,无二次污染。4)产品应用方面。本项目环保黏合剂同时还适用于秸秆其他产品制作、也可用于包装材料、日用品等制作,应用面宽,市场容量大,前景十分广阔。 本论文以玉米淀粉为原料,研究适用于秸秆材料(小麦、稻米、油菜等)的专用环保黏合剂,进而加工生产出符合环保要求、质量标准的秸秆产品。论文工作分5部分。 第一部分内容,介绍了国内外秸秆再利用制作可降解产品的现状与发展趋势,以此为基础,同时汲取已有研究的长处,制定出本项目的主要研究内容与技术路线。 第二部分内容,以玉米淀粉为原料,通过改性制备淀粉黏合剂。以高锰酸钾为氧化剂,硼砂为交联剂,通过氧化、糊化、交联反应,制得玉米淀粉改性黏合剂,黏度35mm2.s-1,固含量7.8%,交联度的溶胀度值2.17,耐水性测试表明耐室温及60℃水浴2h以上。 第三部分内容,利用玉米淀粉改性黏合剂对脲醛树脂胶进行改性研究,制备适用于秸秆材料的专属环保胶黏剂(质量比为4：1的淀粉黏合剂和脲醛树脂),黏度34mm2.s-1,游离甲醛含量0.075%,达到E1级别,耐100℃水浴2h。 第四部分内容,研究了秸秆花盆的热压成型工艺技术,主要工艺条件：上、下模温度、初始压力、成型压力、成型时间、排气方式。 第五部分内容,秸秆产品质量指标研究。参照相关标准,对新秸秆产品测试质量指标,为投入生产、使用提供依据。产品游离甲醛含量0.059%、内结强度1.63MPa、负重能力10-90kg、降解率40.82%、降解时间约6.42年、耐水性高。 本论文以生物质能源农作物秸秆作为研究对象,研制淀粉环保黏合剂,用于秸秆系列产品的制作,为秸秆资源的有效利用寻找到了出路,产品市场容量大,环保效益、经济效益高,具有环境与经济相协调的良好发展前景。 【关键词】：秸秆再利用 淀粉黏合剂 降解 秸秆花盆
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S38
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-12
• 1.1.1 选题背景10
• 1.1.2 研究意义10-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-14
• 1.2.1 国外秸秆再利用研究现状12-13
• 1.2.2 国内秸秆再利用研究现状13
• 1.2.3 秸秆再利用发展趋势13-14
• 1.3 研究内容与技术路线14-16
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15-16
• 1.4 特色与创新16-18
• 1.4.1 特色16
• 1.4.2 创新16-18
• 第二章 淀粉黏合剂研究18-35
• 2.1 淀粉黏合剂概述18-20
• 2.1.1 淀粉的组成与性质18-19
• 2.1.2 淀粉黏合剂的改性19-20
• 2.2 玉米淀粉黏合剂研究20-25
• 2.2.1 反应机理20-22
• 2.2.2 实验设计22-23
• 2.2.3 试剂与仪器23
• 2.2.4 实验步骤23-24
• 2.2.5 指标检测方法24-25
• 2.3 结果与讨论25-34
• 2.3.1 氧化剂用量25-27
• 2.3.2 氧化时间27-29
• 2.3.3 糊化温度29-30
• 2.3.4 交联剂用量30-32
• 2.3.5 交联时间32-34
• 2.4 小结34-35
• 第三章 淀粉黏合剂改性脲醛树脂研究35-41
• 3.1 改性反应机理35-36
• 3.2 材料与方法36-37
• 3.2.1 试剂36-37
• 3.2.2 仪器37
• 3.2.3 实验步骤37
• 3.3 指标检测37-38
• 3.3.1 游离甲醛37-38
• 3.3.2 黏度38
• 3.3.3 耐水性38
• 3.4 结果与讨论38-40
• 3.4.1 游离甲醛含量测定结果38-39
• 3.4.2 黏度测定结果39
• 3.4.3 耐水性测定结果39-40
• 3.5 小结40-41
• 第四章 秸秆花盆制作工艺研究41-50
• 4.1 实验设计41
• 4.2 材料与方法41-44
• 4.2.1 材料与设备41-42
• 4.2.2 实验方法42-44
• 4.3 结果与讨论44-48
• 4.3.1 投料量45
• 4.3.2 成型温度45-46
• 4.3.3 成型压力46-47
• 4.3.4 压制时间47
• 4.3.5 排气方式47-48
• 4.3.6 制作工艺中的其它问题分析及解决方法48
• 4.4 小结48-50
• 第五章 秸秆花盆指标测试研究50-59
• 5.1 试剂与仪器51
• 5.1.1 试剂51
• 5.1.2 仪器51
• 5.2 实验步骤51-54
• 5.2.1 秸秆花盆耐水性实验51
• 5.2.2 游离甲醛含量测定51-52
• 5.2.3 降解性能测试52-53
• 5.2.4 内结强度测试53
• 5.2.5 负重能力测试53-54
• 5.3 结果与讨论54-57
• 5.3.1 秸秆花盆耐水性实验结果54
• 5.3.2 游离甲醛含量测定结果54-55
• 5.3.3 降解性能测试结果55-56
• 5.3.4 内结强度测试结果56-57
• 5.3.5 负重能力测试结果57
• 5.4 小结57-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

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