不同表面处理麦秸秆对木塑复合材料性能的影响

为提高麦秸秆纤维与聚丙烯(polypropylene,PP)基体的界面结合力,采用复合处理法对麦秸秆纤维进行表面处理:先分别用NaOH、乙酸溶液浸泡、水热处理、蒸汽爆破和微波等方法对麦秸秆纤维进行预处理,再复合偶联剂法处理麦秸秆纤维;用熔融共混、模压成型方法制备麦秸秆/废弃PP木塑复合材料,探讨了麦秸秆不同表面处理方法制备PP木塑复合材料力学性能和吸湿吸水性能;用体视显微镜对不同处理的麦秸秆及木塑复合材料拉伸断面进行观察。结果表明:经复合处理的麦秸秆与PP木塑复合材料力学性能和吸湿吸水性能均优于单纯使用偶联剂处理的麦秸秆与PP木塑复合材料;NaOH和乙酸复合处理的复合材料力学性能和抗吸湿吸水性能较好,水热和蒸汽爆破复合处理的复合材料次之。麦秸秆经复合处理后,表面变粗糙,秸秆纤维和PP基体的界面黏合性得到改善。该文研究结果对通过麦秸秆纤维表面处理提高麦秸秆/废弃PP木塑复合材料的性能有重要的实际意义。     

用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺

针对目前中国小麦秸秆利用率不高以及燃烧秸秆所带来的环境污染问题,该文研究了利用稀烧碱溶液处理小秸秆以制备用于复合材料的小麦秸秆纤维的性能及制备工艺,研究了氢氧化钠溶液质量分数、液固比、处理温度和处时间等工艺参数与小麦秸秆纤维失重率的关系,并对所制备的小麦秸秆纤维的强伸性能、表面性能进行了测试。结果明,小麦秸秆经稀烧碱溶液处理(氢氧化钠质量分数4%、液固比30mL/g、处理温度100℃、处理时间60min)后制的小麦秸秆纤维力学性能与原样相比没有明显损伤,但内、外表面结构均变得疏松,比表面积增大,滴水接触角变小从而提高了聚合物聚乳酸对秸秆纤维的浸润性能,提高了二者之间界面的粘结性。该研究结果为利用小麦秸秆制备秸纤维增强聚乳酸复合材料提供参考。     

理化预处理麦秸改善其聚丙烯复合材料抗霉菌腐蚀力学性能

为探讨麦秸秆不同处理方法对其制备的聚丙烯（polypropylene,PP）复合材料耐霉菌腐蚀性能影响,采用NaOH、HAc、水热、微波4种方法对麦秸秆纤维进行表面预处理,并对未处理和4种处理麦秸秆制备的复合材料进行霉菌加速腐蚀试验,测试了5种复合材料腐蚀前后的力学性能、颜色变化和吸水性,用傅立叶红外光谱分析其官能团的变化,观察并分析复合材料表面霉菌生长情况及表面微观结构。结果表明：霉菌能腐蚀麦秸秆纤维中的纤维素、半纤维素和木质素,使复合材料表面产生裂纹和孔洞,预处理可改善麦秸秆纤维和PP基体间的界面结合,有效地阻止霉菌腐蚀复合材料中麦秸秆的纤维素、半纤维素和木质素,其中5%NaOH预处理效果最佳,其弯曲强度、拉伸和冲击强度分别比未处理的提高了1.68%、3.67%和75.28%,吸水率和色差值降低12.99%和55.25%,经预处理麦秸秆制备复合材料腐蚀后表面裂纹和较大孔洞减少。该研究结果可为提高木塑复合材料防霉效力提供试验数据和理论参考,有利于延长木塑复合材料使用寿命。     

稻秸秆粉/聚丙烯复合材料力学性能

采用模压成型工艺制备稻秸秆粉/聚丙烯木塑复合材料,利用万能电子试验机测试了复合材料的拉伸及弯曲性能,用冲击试验机测试了复合材料的冲击性能,用体视显微镜对复合材料的微观结构断面进行了观察。结果表明,硅烷偶联剂KH570处理稻秸秆粉是较好的处理方法,稻秸秆粉质量分数为50%,粒度为60目时,稻秸秆粉/PP复合材料综合力学性能较好。其复合材料表面微观结构光滑。     

提高淀粉基木材胶粘剂耐水性的工艺优化

为解决淀粉代替石油产品制取胶粘剂胶接木质材料后耐水性差的问题,该研究用玉米淀粉、聚乙烯醇、异氰酸酯和羧基丁苯胶乳等原料合成胶粘剂过程中各因素对胶接后湿强度的影响规律。采用二次旋转正交组合试验方法设计试验,并用SAS软件和Matlab软件处理数据,分析了原料配方和反应温度对胶粘剂胶接木质材料后湿强度的影响,优化了淀粉胶粘剂的工艺参数,淀粉质量分数13%,聚乙烯醇质量分数4%,异氰酸酯质量分数5%,胶乳质量分数3%;反应温度58℃。并通过扫描电子显微镜进行了微观结构分析,揭示了淀粉胶粘剂湿强度提高的机理。     

水稻秸秆纤维基绿色地膜制造工艺参数优化

为改善水稻秸秆纤维基地膜的增温性,该文研究了将水稻秸秆纤维基地膜由本色的乳白色改性为绿色的工艺参数,阐明了主要影响因子对该染色地膜性能的影响规律。应用五因素五水平正交旋转中心组合的试验方法,研究以秸秆纤维浆、染料、染料中亮蓝占比、改性剂和湿强剂的质量分数对水稻秸秆纤维基地膜的透气度、上染率、褪色率、干抗张力及湿抗张力等诸多指标的影响。结果表明:当选取工艺参数组合为秸秆纤维浆质量分数71%~79%、染料质量分数0.44%~0.53%、染料中亮蓝占比90%、改性剂质量分数0.6%、湿强剂质量分数0.9%时,所得水稻秸秆纤维基绿色地膜的透气度≤2μm/Pa·s、上染率≥80%、褪色率≤8%、干抗张力≥40 N、湿抗张力≥16 N,可满足水稻秸秆纤维基地膜水、旱田覆盖栽培有机(绿色)作物技术要求。     

适宜薄膜含量提高棉秆/塑料定向复合板力学和吸水性能

为了有效利用棉秆资源,制备高性能的生物质秸秆人造板,该文以等规聚丙烯和高密度聚乙烯薄膜为填充材料,以长棉秆束为基体材料,采用定向分层铺装方法,热压制备了不同薄膜含量的棉秆/塑料定向复合板,测试了复合板的物理力学性能,用扫描电子显微镜观察了复合板的微观结构。结果表明,等规聚丙烯基复合板物理力学性能优于高密度聚乙烯基复合板,且当等规聚丙烯薄膜质量分数为15%时,复合板性能较佳,在此条件下,复合板的静曲强度、弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率和吸水率分别为60.60 MPa、5074.4 MPa、1.48 MPa、2.53%和18.60%。复合板中棉秆纤维和塑料薄膜接合界面存在机械啮合结构。该研究可为利用农业生物质秸秆和塑料薄膜制备木塑复合材料提供参考。     

废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜制造工艺参数优化

为提高废旧棉织物和农作物秸秆的利用率,对废旧棉纤维与水稻秸秆纤维混合制取地膜的工艺及性能进行了试验研究。以废旧棉纤维为"骨架",水稻秸秆纤维为填充辅料,添加功能助剂,应用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法,以打浆度、棉纤维添加量、定量和湿强剂质量分数为影响因子,以混合地膜的干抗张强度、干伸长率、湿抗张强度、湿伸长率为响应函数,研究得出了定量77~90 g/m2、湿强剂质量分数1.5%~1.8%、棉纤维打浆度45°SR、棉纤维添加量25%的废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜最佳工艺参数组合,所得混合纤维地膜的干抗张强度大于32 N、干伸长率大于1.8%、湿抗张强度大于10 N、湿伸长率大于5.5%,可满足地膜田间覆盖机械性能要求。研究结果为综合利用废旧棉织物和水稻秸秆制备可降解地膜提供理论依据和技术支撑。     

淀粉基完全生物降解材料的研究

将淀粉与大豆渣、PVA等复配制备完全生物降解材料，考察了大豆渣、PVA用量对淀粉基完全生物降解材料力学性能的影响，发现拉伸强度随大豆渣、PVA的增加呈先升后降的趋势，断裂伸长率随大豆渣的增大而逐步下降，随PVA的增加则先升后降。同时还对添加纸粉或碳酸钙对材料力学性能的影响进行了考察，发现两者对材料的增强均不明显，但却显著降低断裂伸长率。当淀粉∶豆渣∶PVA∶甘油∶碳酸钙的比例为60∶10∶6∶10∶2时，所得的淀粉基生物降解材料具有较好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别达到3.5 MPa和60%。所得淀粉基生物降解材料在100%湿度环境中的吸湿率测试表明，加入菜油或硬脂酸单甘酯可使吸湿率有所降低，而试样表面涂覆胶乳层吸湿率降低明显。将所得材料试样在腐殖土上放置7～8 d，试样表面微生物大量生长，菌覆盖率达60%以上。     

不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较

以水稻秸秆为原料,在恒温35℃和料液总固体质量分数为5%的条件下,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究了稀碱水解、尿素氨化、生物酶解以及沼液预处理4种不同方式对秸秆厌氧发酵物能转化率、发酵周期、失重率以及木质纤维含量等方面的影响。结果表明,1.5%NaOH及6d生物预处理可明显改善水稻秸秆干物质(totalsolid,TS)产气率,较空白分别提高44.0%和44.6%。0.4%低质量分数尿素预处理无法有效改善水稻秸秆的甲烷转化率,但通过调节C/N比可明显缩短发酵周期。与其他3种预处理相比,沼液预处理在提高秸秆物能转化率、缩短产气周期方面均有优势,其TS产气率达到333.9mL/g,TS产甲烷率达到180.7mL/g,分别较空白提高27.9%和21.2%。通过对厌氧发酵前后稻秆木质纤维含量比较分析,产气率与失重率有一定的关联,1.5%NaOH处理样品发酵后纤维素、半纤维素损失最大,但沼液中高浓度的COD增加了后续处理的难度。因此秸秆沼气工程预处理方式的选择不仅需要考虑产气率的提升,也要顾及沼液后续处理等问题。沼液预处理可能成为今后水稻秸秆沼气工程较理想的方式。     

氨化预处理对稻草厌氧消化产气性能影响

为了节省秸秆厌氧消化阶段另加N源调配营养的运行成本,同时又要保持良好产气效率。本试验选用氨化法对秸秆进行预处理,研究了不同浓度的氨对稻草厌氧消化产气性能的影响。以NH3·H2O为预处理药剂,按2%、4%、6%（相对于稻草的干质量）的NH3质量分数对稻草进行氨化,分别以50、65、80 g/L 3个不同负荷进行厌氧消化。结果表明：不同浓度的氨化预处理中,4%NH3氨化预处理效果最好。在65 g/L负荷率下,4%NH3预处理的消化70 d累积产气量为37?010 mL,消化产气量达总体积的90%（计T90）时产气量为33?920 mL,分别比未预处理稻草、2%和6%NH3预处理稻草T90时产气提高了38.3%、14.6%和8.2%,甲烷总产量分别提高了34.8%、15.1%和9.6%,比未预处理稻草同期（45 d）累积产气量以及甲烷总产量分别提高了60.8%和60.3%,产气周期提前10 d结束。消化后总固体（TS）、挥发性固体（VS）的减少量分别由41.6%和46.6%提高到了46.4%和58.6%,半纤维素和木质素质量分数分别由27.7%和6.9%减少到20.8%和5.2%,粗蛋白质量分数从4.0%提高到10.1%。本研究提供了一个有效地提高产气量的方法,研究结果将为大中型秸秆沼气工程提供设计依据。     

NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响

以水稻秸秆为原料,在试验室自行设计的小型沼气发酵装置上进行了厌氧发酵试验,研究不同质量百分数NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,水稻秸秆组分被破坏,其中半纤维素降解十分明显;产气量较对照组有明显增加,发酵时间有所缩短。其中NaOH质量百分数为6%的处理组产气率最高,为246.6 mL/g（干物质）,且甲烷体积分数最高达50%。综合来看,以NaOH质量百分数为6%的预处理效果最为理想。     

稻草秸秆的碱性臭氧预处理效果

为了研究碱性臭氧预处理对稻草秸秆酶水解、表观结构及成分的影响,将稻草秸秆碱性臭氧预处理后进行酶水解,对处理前后的稻草秸秆进行了扫描电镜观察及成分分析,并对处理后溶液进行了紫外光谱分析。结果表明：碱性臭氧预处理能将稻草秸秆中的木质素氧化降解为小分子的有机酸,降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量。扫描电镜观察显示经碱性臭氧预处理过的稻草秸秆,机械组织暴露,孔隙度大,酶解的有效比表面积大。在pH值5.0、每单位底物加酶量31.2 mg/g、45℃条件下,碱性臭氧预处理稻草秸秆酶水解120 h时还原糖达到了902 mg/g,糖化率为92.57%。在相同酶解条件下,碱性预处理与未处理稻草秸秆的糖化率分别为74.90%与53.53%。碱性臭氧预处理稻草秸秆的糖化率明显高于碱性预处理与未处理稻草秸秆的糖化率。     

稻草物理预处理对平菇(P.Sajor-caju)产量和稻草基质营养利用的影响

以稻草为基质培养平菇P.sajor-caju,就不同物理预处理方法(切碎和粉碎)、不同处理尺寸对平菇产量和基质营养利用效率的影响进行了试验研究。结果显示,与切碎预处理相比,粉碎处理有利于提高平菇产量和基质营养的利用效率,但过度粉碎效果并不好;当稻草粉碎成2.0cm时,平菇的产量最高;稻草基质营养的利用效率与产量之间存在对应关系,平菇产量愈高,基质中主要营养成分C、N、P、K的利用效率也就愈高。合适的粉碎预处理是提高平菇产量的简单有效的方法之一     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程中磷素形态变化的影响

[目的]明确秸秆预处理加快堆肥效率的同时,考察其是否能对堆体中磷的转化产生影响。[方法]通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2、C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了水稻秸秆的改变程度,并用传统方法分级测定了堆肥过程中连续浸提的磷形态。[结果]秸秆腐熟剂预处理对秸秆结构破坏性更强,且预处理时间越长效果越好。秸秆腐熟剂预处理可缩短堆肥高温期,促进水稻秸秆与猪粪混合堆肥的进程,而氢氧化钙预处理则并无明显效果。堆肥结束后,C1和C2的总磷含量分别为26.47和23.68 g/kg,CK为22.51 g/kg;而B1和B2处理分别高达29.84和32.88g/kg。不同处理堆体中各形态磷含量差异较大,但整体来看各形态总磷含量高低依次为HCl-P>NaHCO3-P>H2O-P>NaOH-P。从植物有效磷(H2O-P+NaHCO3-P)含量上来看,秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理(B1和B2分别为14.44和13.74 g/kg,C1和C2分别为12.27和12.02 g/kg)。不同的秸秆预处理时间对堆肥过程中磷素形态的转变影响不大,但与氢氧化钙预处理组相比,秸秆腐熟剂预处理更有利于NaOH-Po向NaOH-Pi的转化。[结论]秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理破坏性强于氢氧化钙预处理,且预处理时间越长效果越好。预处理有利于促进秸秆、猪粪混合堆肥过程中磷植物有效性的提高,且秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理。     

水稻秸秆热压成型工艺参数试验研究

水稻秸秆冷压成型试验得到的成型燃料能耗较高且质量不佳,为提高水稻秸秆成型燃料质量,本次试验利用水稻秸秆成型设备,在不同成型压力、原料粒径、温度以及含水率等工艺参数条件下对水稻秸秆进行热压成型试验。通过分析成型燃料的物理性能,确定各工艺参数最佳选取范围为：粒径0~2mm、温度70~100℃、成型压力8.89～40MPa、含水率12%～25%。为进一步提高水稻秸秆原料成型燃料的质量,提出通过添加木质素含量较高的木屑原料即形成混合原料,并通过对比试验进行研究。结果表明,混合原料可以有效提高水稻秸秆成型燃料的综合质量。     

用于地膜原料的大豆秸秆粉碎预处理工艺参数优化

为了满足植物纤维制取机对大豆秸秆原料长度的要求,采用改进的揉切式粉碎机对大豆秸秆进行预处理,选取揉切机的主轴转速、喂入量以及秸秆的含水率为试验因素,以大豆秸秆粉碎长度为响应函数,对大豆秸秆原料的预处理工艺参数进行了组合试验研究。结果表明:1)各因素对于秸秆粉碎长度影响的贡献率从高到低排序为主轴转速、含水率和喂入量;2)预处理工艺的最优参数组合为喂入量168 kg/h、大豆秸秆含水率处于36%~58%、揉切机主轴转速处于1 100~1 300 r/min。在此工艺参数条件下,大豆秸秆粉碎长度分布符合植物纤维制取机所要求的70~85 mm的理想范围。研究结果为完善植物纤维地膜制造工艺体系提供了参考。     

高温复合菌系WSC-6预处理稻秆对沼气生产的影响

为提高稻秆在沼气生产中的水解酸化效率,寻求复合菌系WSC-6生长的廉价氮源,降低稻秆酸化水解的运行成本,该试验利用高温复合菌系WSC-6,以未经处理的稻秆为碳源,分别以新鲜猪粪和干猪粪为氮源,对稻秆进行生物预处理。研究结果表明,高温复合菌系WSC-6对新鲜猪粪中的氮源利用更充分,总氮利用率达到81.5%,对稻秆的降解率也高于干猪粪,稻秆的总质量损失率达到48.3%,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到67.3%、79.3%和27.9%。在稻秆的生物预处理中,无论采用哪种氮源方式,反应系统的pH值都在6.5～8.2之间变化,不会产生酸化现象。以新鲜猪粪代替蛋白胨作为稻秆生物预处理的氮源,既降低了稻秆生物预处理的运行成本,又消除了猪粪造成的环境污染,这对沼气的工业化生产具有重要的应用价值。     

原位聚合法制备可降解纤维基地膜及机理分析

为提高农作物秸秆综合利用率，通过原位聚合法，以水稻秸秆作为纤维原料制备陇上覆盖方式的功能型可降解地膜。结果表明，改性后，秸秆纤维基地膜的干抗张力等物理力学性能得到提高。X射线衍射结果显示，改性后秸秆纤维基地膜的相对结晶度从38.11%提升到64.42%，说明功能型助剂可渗透到纤维素的无定形区内，使无定形区的微纤丝向结晶区靠拢引起细胞壁纤维素微纤丝结晶区的宽度增加。改性后秸秆纤维基地膜的接触角从95.35°提高到121.03°，表明改性后地膜的抗水性能提高，能较好的适应户外陇上覆盖要求。TG结果表明，改性后地膜的热稳定性能得到提高。FTIR谱图显示改性剂中的功能性基团与地膜中的纤维结构发生了化学交联反应。XPS结果表明，改性后的秸秆纤维基地膜氧与碳的原子浓度比增加，说明改性剂与地膜纤维发生化学交联反应从而含氧官能团增加。SEM-EDXA结果表明改性剂较好的分布在秸秆纤维基地膜中，有利于纤维的交联。烟草覆盖试验表明，秸秆纤维基地膜提高了烟草种植整体水平。因此，功能型秸秆纤维基地膜能未来可应用于烟草、大蒜、西红柿和水稻等高经济附加值作物，为农作物秸秆综合利用提供新的方向。