漆酶活化堿木素制備膠粘劑及其膠合機(jī)理研究.pdf

1、為了制備無甲醛木材膠粘劑，并解決造紙廢液污染環(huán)境、浪費(fèi)資源的問題，探索開發(fā)新型無毒、環(huán)保、綠色的膠粘劑，本文采用漆酶催化工業(yè)堿木素的方法，制備了可再生和環(huán)保的生物質(zhì)基漆酶/木素膠粘劑，并對(duì)漆酶催化木質(zhì)素的膠合機(jī)理進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括四個(gè)部分：第一部分：漆酶活化木質(zhì)素制備膠粘劑的研究，其中包括單因素試驗(yàn)和工藝優(yōu)化試驗(yàn)。分析了酶催化工藝參數(shù)(漆酶用量、pH、活化溫度、活化時(shí)間等)對(duì)漆酶/I業(yè)堿木素膠粘劑粘度及膠合性能的影響，為直接利用木

2、質(zhì)素資源制備人造板膠粘劑提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參數(shù)；第二部分：漆酶/木素膠粘劑二次活化工藝研究，采用漆酶二次活化所得膠粘劑的膠合性能與對(duì)照樣品進(jìn)行比較分析，探討漆酶活化木素制備膠粘劑的新工藝，以期更大程度上提高膠合強(qiáng)度；第三部分：研究了膠合板熱壓工藝條件(溫度、時(shí)間、壓力、涂膠量等)對(duì)漆酶工業(yè)木質(zhì)素膠粘劑性能的影響，探索漆酶工業(yè)木質(zhì)素膠粘劑的合理適用的壓板工藝；第四部分：應(yīng)用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)儀、紫外分光光度計(jì)等儀器檢測(cè)了漆酶

3、處理后木質(zhì)素官能團(tuán)的變化，初步探討了漆酶木質(zhì)素膠粘劑的膠合機(jī)理。主要研究結(jié)論如下： (1)影響漆酶活化工業(yè)木質(zhì)素制備木材膠粘劑工藝的主要參數(shù)有：漆酶用量、pH值、活化溫度、溶液濃度及活化時(shí)間。本試驗(yàn)在單因素水平下確定各工藝參數(shù)的最佳值或范圍：漆酶用量20～30mL20g木素、pH值3.0～4.0、反應(yīng)溫度35℃、溶液濃度70％、反應(yīng)時(shí)間7h。 (2)根據(jù)單因素試驗(yàn)得到的最優(yōu)參數(shù)范圍，重點(diǎn)選擇漆酶用量、pH值、活化溫度及活

4、化時(shí)間四個(gè)影響因子作為考察因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)三個(gè)水平，采用正交設(shè)計(jì)，得出各因素對(duì)膠合強(qiáng)度均有顯著影響，顯著性大小依次為為：漆酶用量>pH值>活化溫度>活化時(shí)間，最佳的工藝參數(shù)組合為：漆酶用量30mL/20g木素，PH值3.0，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間7h，其膠合強(qiáng)度達(dá)到國(guó)家四類膠合板的標(biāo)準(zhǔn)。 (3)通過二次活化工藝研究發(fā)現(xiàn)，木素經(jīng)漆酶處理后的產(chǎn)物與未活化的木質(zhì)素進(jìn)一步反應(yīng)，并再次用漆酶催化的二次活化工藝制備的膠粘劑，其膠合強(qiáng)度明

5、顯高于一次活化的膠粘劑。 (4)通過漆酶/木素膠粘劑制備膠合板的單因素?zé)釅汗に囇芯?，得到各工藝參?shù)的最佳值范圍：熱壓溫度160℃左右，熱壓時(shí)間15～20min，涂膠量0.05～0.06g/cm/，熱壓壓力為1.5MPa。 (5)紅外光譜分析顯示：經(jīng)漆酶處理后，O-H伸縮振動(dòng)增強(qiáng)，吸收峰值增加，并且峰值位置波數(shù)增大，說明經(jīng)過漆酶處理后羥基相對(duì)含量增大；共軛羰基拉伸振動(dòng)明顯增加，可能是由于在漆酶處理過程中α-羥基被氧化生成羰

6、基造成的；酚羥基波段基本消失，證明漆酶能通過單電子氧化還原反應(yīng)氧化木素中的酚羥基；漆酶處理后，甲氧基含量增大；另外，1137cm-1附近紫丁香基C-H酯鍵拉伸振動(dòng)強(qiáng)度顯著增大。 (6)紫外光譜分析表明，漆酶處理前后，木素樣品的紫外光譜圖未發(fā)現(xiàn)明顯變化。通過測(cè)定吸光度分析酚羥基含量的變化可以看出，漆酶處理后，木素的酚羥基含量比對(duì)照樣有所減少，說明在人造板生產(chǎn)中加入漆酶有利于提高粘合效果。同時(shí)，對(duì)比高溫前后木素的酚羥基含量變化發(fā)現(xiàn)，