本發(fā)明涉及水人造板技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種秸稈重組集成材及其制備方法。
背景技術(shù)：
人造板工業(yè)是一個(gè)以森林資源為基礎(chǔ)的資源依賴性產(chǎn)業(yè)。隨著世界性的森林資源短缺，我國(guó)天然林保護(hù)工程的實(shí)施以及人口、能源、環(huán)境問(wèn)題的日益突出，木材供求矛盾隨之加劇，我國(guó)人造板行業(yè)將長(zhǎng)期面臨原材料供應(yīng)嚴(yán)重不足的問(wèn)題，而人造板的需求正逐年增長(zhǎng)，致使以木材為原料的人造板生產(chǎn)原料愈加緊張。我國(guó)森林資源相對(duì)匱乏，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，對(duì)木材的需求持續(xù)增加，面對(duì)巨大的木材需求缺口，發(fā)展木材節(jié)約和代用是一項(xiàng)重要的舉措。
我國(guó)有著豐富的農(nóng)作物秸稈資源，特別是玉米秸稈，每年的產(chǎn)量在2億噸左右，但是，我國(guó)農(nóng)作物秸稈綜合資源利用率較低，大部分玉米秸稈被就地焚燒，不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，還影響交通安全，影響社會(huì)生產(chǎn)和居民生活。
在木材資源日趨緊張、人造板原料供不應(yīng)求的背景下，將玉米秸稈這一重要的農(nóng)作物秸稈資源用于人造板生產(chǎn)，不僅可以緩解原料供求問(wèn)題，還可以取得良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
現(xiàn)有技術(shù)中制備玉米秸稈板材，主要選用外徑莖稈皮部分作為原料，采用脲醛樹脂作為膠粘劑；
或者通過(guò)皮瓤分離技術(shù)，將玉米秸稈去瓤取皮后，以秸稈皮為刨花原料，以落葉松單寧樹脂為膠粘劑制造玉米秸稈板材。
但是上述方法具有下述缺點(diǎn)：
1、玉米秸稈皮瓤分離過(guò)程復(fù)雜，利用率低，使產(chǎn)品成本提高；
2、玉米秸稈表面多含有不利于膠合的物質(zhì)，采用脲醛樹脂或酚醛樹脂膠，難以得到滿意的膠合強(qiáng)度，且存在甲醛污染問(wèn)題；
3、秸稈碎料加工后，存在粗細(xì)度不同的問(wèn)題，影響板材強(qiáng)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種秸稈重組集成材及其制備方法。
本發(fā)明提供的一種秸稈重組集成材的制備方法，包括以下步驟：
將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟；
將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟；
將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟。
優(yōu)選的、所述將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟包括：
原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
軟化處理，采用氫氧化鈉溶液噴灑或蒸煮所述備用秸稈。
梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為8-10％表層原料，含水率為5-7％的芯層原料。
優(yōu)選的、噴灑時(shí)所述氫氧化鈉溶液的用量為所述軟化處理后秸稈干重的1.5-2.0％，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％；
蒸煮時(shí)在90-95℃條件下，蒸煮秸稈2-2.5h，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％。
優(yōu)選的、所述將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟包括：
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量8-10％。
優(yōu)選的、所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。
優(yōu)選的、所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:15-20。其中，玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI購(gòu)自于吉林辰龍生物質(zhì)材料有限責(zé)任公司。
優(yōu)選的、所述膠黏劑是落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂膠粘劑。
優(yōu)選的、所述落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂膠粘劑包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的二甲基硅油和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1％的硅烷偶聯(lián)劑。
所述落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂膠黏劑購(gòu)于吉林辰龍生物質(zhì)材料有限責(zé)任公司。
優(yōu)選的、所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。
優(yōu)選的、所述將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟包括：將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.75-0.85:1。
優(yōu)選的、所述將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟包括：采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為145-150℃，時(shí)間10-12min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為145-150℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為145-150℃，時(shí)間為30s。
本發(fā)明還提供一種秸稈重組集成材，是采用上述的秸稈重組集成材的制備方法制備的。
本發(fā)明提供的一種秸稈重組集成材及其制備方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：
1、采用玉米秸稈皮瓤一體化制備技術(shù)，減少了工藝流程，避免了皮瓤分離帶來(lái)的工藝及成本問(wèn)題；
2、采用淀粉基API為主劑，非封閉的PMDI為交聯(lián)劑，制備的異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度；所制備的秸稈重組集成材具有強(qiáng)度高、密度大的特點(diǎn)，同時(shí)解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題；
3、落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂作為膠黏劑，解決了傳統(tǒng)室外用玉米秸稈集成材膠合強(qiáng)度低，甲醛釋放量高的問(wèn)題。
4、玉米秸稈的梳解工藝及施膠、鋪裝、熱壓等工藝的優(yōu)化，解決了以往膠黏劑的粘板、初粘性差等缺點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品品質(zhì)。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液噴灑所述備用秸稈。噴灑時(shí)所述氫氧化鈉溶液的用量為所述軟化處理后秸稈干重的1.5％，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％；
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為8％的表層原料，含水率為5％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率，在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量8％。
所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的玉米淀粉基API膠作為主劑，非封閉的PMDI作為交聯(lián)劑；上述兩物質(zhì)可以采用市售商品。
上述異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度。
所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:15。
上述膠黏劑，解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題。
所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.75:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用模框控制幅面大小，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入模框內(nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉模框，在板坯的上表面放置相同的不銹鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為145℃，時(shí)間10min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為150℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為145℃，時(shí)間為30s。
優(yōu)選的，對(duì)上述熱壓后獲得板材進(jìn)行養(yǎng)生處理，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下進(jìn)行人工處理，使其內(nèi)部含水率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)直至平衡。
對(duì)上述的秸稈重組集成材，進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓、握螺釘力、沖擊韌性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液蒸煮所述備用秸稈。蒸煮時(shí)在90℃條件下，蒸煮秸稈2h，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％。
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為10％表層原料，含水率為7％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率有利于降低板材吸水厚度膨脹率，原因在于在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量10％。
所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的玉米淀粉基API膠作為主劑，非封閉的PMDI作為交聯(lián)劑；上述兩物質(zhì)可以采用市售商品。
上述異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度。
所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:20。
上述膠黏劑，解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題。
所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.85:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用模框控制幅面大小，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入模框內(nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉?？?，在板坯的上表面放置相同的不銹鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為150℃，時(shí)間12min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為150℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為150℃，時(shí)間為30s。
優(yōu)選的，對(duì)上述熱壓后獲得板材進(jìn)行養(yǎng)生處理，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下進(jìn)行人工處理，使其內(nèi)部含水率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)直至平衡。
對(duì)上述的秸稈重組集成材，進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓、握螺釘力、沖擊韌性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液噴灑所述備用秸稈。噴灑時(shí)所述氫氧化鈉溶液的用量為所述軟化處理后秸稈干重的2.0％，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％；
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為9％表層原料，含水率為6％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率有利于降低板材吸水厚度膨脹率，原因在于在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量9％。
所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的玉米淀粉基API膠作為主劑，非封閉的PMDI作為交聯(lián)劑；上述兩物質(zhì)可以采用市售商品。
上述異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度。
所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:17。
上述膠黏劑，解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題。
所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.8:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用?？蚩刂品娲笮?，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入?？騼?nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉模框，在板坯的上表面放置相同的不銹鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為145℃，時(shí)間11min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為145℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為145℃，時(shí)間為30s。
優(yōu)選的，對(duì)上述熱壓后獲得板材進(jìn)行養(yǎng)生處理，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下進(jìn)行人工處理，使其內(nèi)部含水率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)直至平衡。
對(duì)上述的秸稈重組集成材，進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓、握螺釘力、沖擊韌性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
實(shí)施例4：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液蒸煮所述備用秸稈。蒸煮時(shí)在95℃條件下，蒸煮秸稈2.5h，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％。
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為9％表層原料，含水率為7％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率有利于降低板材吸水厚度膨脹率，原因在于在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量10％。
所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的玉米淀粉基API膠作為主劑，非封閉的PMDI作為交聯(lián)劑；上述兩物質(zhì)可以采用市售商品。
上述異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度。
所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:18。
上述膠黏劑，解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題。
所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.78:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用?？蚩刂品娲笮?，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入模框內(nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉?？颍诎迮鞯纳媳砻娣胖孟嗤牟讳P鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為150℃，時(shí)間12min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為148℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為147℃，時(shí)間為30s。
優(yōu)選的，對(duì)上述熱壓后獲得板材進(jìn)行養(yǎng)生處理，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下進(jìn)行人工處理，使其內(nèi)部含水率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)直至平衡。
對(duì)上述的秸稈重組集成材，進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓、握螺釘力、沖擊韌性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
實(shí)施例5：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液蒸煮所述備用秸稈。蒸煮時(shí)在92℃條件下，蒸煮秸稈2.2h，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％。
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為9％表層原料，含水率為7％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率有利于降低板材吸水厚度膨脹率，原因在于在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量10％。
所述膠黏劑是采用玉米淀粉基API膠和非封閉的PMDI混合制備的。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的玉米淀粉基API膠作為主劑，非封閉的PMDI作為交聯(lián)劑；上述兩物質(zhì)可以采用市售商品。
上述異氰酸酯膠黏劑，是在一種反應(yīng)型膠黏劑，能夠與秸稈表面的羥基、羧基等活性基團(tuán)反應(yīng)而產(chǎn)生較好的膠合強(qiáng)度。
所述玉米淀粉基API膠和所述非封閉的PMDI的質(zhì)量比為100:16。
上述膠黏劑，解決了脲醛以及酚醛樹脂帶來(lái)的甲醛污染問(wèn)題。
所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.82:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用?？蚩刂品娲笮?，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入?？騼?nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉模框，在板坯的上表面放置相同的不銹鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為147℃，時(shí)間12min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為147℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為147℃，時(shí)間為30s。
實(shí)施例6：
本實(shí)施例提供一種秸稈重組集成材及其制備方法，包括以下步驟：
1.將原料秸稈預(yù)處理形成芯層原料和表層原料的步驟：
1.1原料秸稈除雜，去除原料秸稈所帶葉子及原料秸稈的根部，切段形成備用秸稈；
具體地，可以用圓鋸機(jī)切掉玉米秸稈根部，手工去掉葉子，將玉米秸稈截成350mm左右秸稈段，形成備用秸稈。
1.2軟化處理，采用氫氧化鈉溶液蒸煮所述備用秸稈。蒸煮時(shí)在92℃條件下，蒸煮秸稈2.2h，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為1％。
上述的將秸稈進(jìn)行軟化處理，避免秸稈在梳解成網(wǎng)狀秸稈時(shí)，因?yàn)榘l(fā)脆而產(chǎn)生對(duì)秸稈纖維的破壞，從而產(chǎn)生過(guò)多的碎料。
1.3梳解處理，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行碾壓，直至形成網(wǎng)狀秸稈；
具體地，將軟化處理后的秸稈進(jìn)行梳解處理，玉米秸稈經(jīng)壓潰輥壓扁后，由梳解輥進(jìn)一步梳解開，形成網(wǎng)狀秸稈，疏解后的玉米秸稈進(jìn)行分選處理，去除細(xì)碎物料，較大的秸稈進(jìn)行再次疏解直至形成網(wǎng)狀秸稈為止。
梳解后的秸稈比較柔軟，有利于鋪裝出均勻、致密的板坯，熱壓后板材密度較均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，尺寸穩(wěn)定性較高。
1.4干燥處理，將梳解后的秸稈進(jìn)行干燥形成含水率為9％表層原料，含水率為7％的芯層原料。
由于表層原料含水率大于芯層原料含水率有利于降低板材吸水厚度膨脹率，原因在于在熱壓工序中，表層原料首先和壓板接觸，溫度快速上升，提高表層原料含水率有利于熱量由表層向芯層傳遞，加速了芯層溫度的升高，促進(jìn)芯層膠粘劑的固化。
同時(shí)，在高溫蒸氣的作用下，秸稈的塑性、粘彈性變形增大，易于被壓縮，纖維接觸更加緊密，從而減少內(nèi)應(yīng)力，板材的尺寸穩(wěn)定性提高，同時(shí)也使板材的靜曲強(qiáng)度提高。
2.將芯層原料和表層原料分別施膠的步驟
將所述芯層原料和表層原料分別與膠黏劑進(jìn)行混勻處理，其中，膠黏劑的用量為所述芯層原料或表層原料質(zhì)量10％。
所述膠黏劑為落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂，購(gòu)于吉林辰龍生物質(zhì)材料有限責(zé)任公司，該落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂是按下述方法制備的：
1、以落葉松為主要原料，以無(wú)機(jī)酸(例如，鹽酸)為催化劑，對(duì)落葉松樹皮粉進(jìn)行苯酚液化處理，用得到的產(chǎn)物代替部分苯酚制備改性酚醛樹脂膠黏劑；
2、玉米秸稈表面有硅酸鹽、蠟質(zhì)薄層，常規(guī)酚醛樹脂對(duì)該層薄膜不具有滲透力，很難形成有效地膠合，而落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂膠黏劑有著更小的分子量，能夠滲透玉米秸稈表面薄膜形成有效的膠合；
本實(shí)施例還在落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂膠黏劑中添加質(zhì)量份數(shù)2％的二甲基硅油、質(zhì)量份數(shù)1％的硅烷偶聯(lián)劑，可進(jìn)一步提高玉米秸稈重組材的各項(xiàng)膠合性能。
上述落葉松樹皮粉改性酚醛樹脂，解決了傳統(tǒng)室外用玉米秸稈集成材膠合強(qiáng)度低，甲醛釋放量高的問(wèn)題。所述混勻處理采用滾筒式拌膠機(jī)和環(huán)式拌膠機(jī)串聯(lián)的方式。也就是將混合料先經(jīng)過(guò)滾筒式拌膠機(jī)攪拌，然后再經(jīng)過(guò)環(huán)式拌膠機(jī)。
這種混勻方式相對(duì)人工混勻，混勻效果更好，提供了板材內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。
3.將施膠后芯層原料和表層原料進(jìn)行鋪裝、熱壓形成秸稈重組集成材的步驟
3.1將表層原料分別等量鋪裝與芯層原料的兩側(cè)，其中，表層原料和芯層原料的質(zhì)量比為0.82:1。
具體鋪裝可以采用手工鋪裝，用模框控制幅面大小，鋪裝時(shí)，將?？蚍旁诓讳P鋼墊板上，把拌過(guò)膠的玉米秸稈粗細(xì)均勻搭配好放入?？騼?nèi)，板坯表面要平整，用力壓實(shí)，使板坯有一定的強(qiáng)度和運(yùn)輸性能，然后，小心去掉?？?，在板坯的上表面放置相同的不銹鋼墊板。為了便于排氣和防止粘板，在上下墊板和板坯之間放置與板坯幅面大小相當(dāng)?shù)蔫F絲網(wǎng)，熱壓時(shí)同板坯和墊板一起放入壓機(jī)。
3.2采取三段式熱壓方法進(jìn)行熱壓：
第一階段壓力為4.0MPa，溫度為147℃，時(shí)間12min；
第二階段平衡壓力為1.0MPa，溫度為147℃，時(shí)間2min；
第三階段平衡壓力為0.5MPa，溫度為147℃，時(shí)間為30s。
優(yōu)選的，對(duì)上述熱壓后獲得板材進(jìn)行養(yǎng)生處理，在標(biāo)準(zhǔn)氣候下進(jìn)行人工處理，使其內(nèi)部含水率實(shí)現(xiàn)移動(dòng)直至平衡。
對(duì)上述的秸稈重組集成材，進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、順紋抗壓、握螺釘力、沖擊韌性測(cè)試，測(cè)試方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4897.2-2003《刨花板》在干燥狀態(tài)下使用的普通用板要求進(jìn)行。如下：
測(cè)試結(jié)果見表1。
表1實(shí)施例1-6制備的產(chǎn)品和市售產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果對(duì)比表
從表1可見，本申請(qǐng)實(shí)施例制備的秸稈重組集成材在多個(gè)指標(biāo)上都優(yōu)于市售的秸稈重組集成材，具有高強(qiáng)度、高硬度的特點(diǎn)。
可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。