玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂性能及胶合机理

为提高大豆蛋白胶黏剂的胶合强度,开发环境友好型木材用生物质胶黏剂,采用玄武岩纤维(basalt fiber,BF)作为增强改性剂,成功制备了胶接性能优良的玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂(basalt fiber/soybean protein isolate adhesive,BF/SPIA),并对BF/SPI的胶接强度、流变特性、化学基团及形态结构进行了分析。研究结果表明:随着玄武岩纤维用量的逐步提高,改性大豆蛋白胶黏剂的力学强度呈先增加后下降的趋势。当BF质量分数为5%时,BF/SPIA干、湿状胶接强度分别达2.15和0.92 MPa。流变特性测试结果表明BF/SPI胶黏剂的剪切模量有所增加;傅里叶红外光谱(fourier infrared spectrum,FTIR)显示出改性大豆蛋白胶黏剂中亲水基团降低,Si—O键特征峰明显,BF与大豆蛋白分子间相互作用,形成新的复合结构;扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)图谱印证了BF与SPAI两相体系融合性良好,且固化胶接界面较为致密。中试试验结果进一步表明玄武岩纤维改性大豆蛋白胶黏剂具有良好的稳定性,其湿状胶接强度可高达1.05 MPa,木材压缩率仅14.92%,实用性较强。该研究可为改性大豆蛋白胶黏剂的工业化应用及推动环保木材胶黏剂的应用进程提供理论参考。     

基于模型化合物的糠醇改性大豆蛋白基胶黏剂机理研究

为了开发真正意义上的环保型大豆蛋白基胶黏剂,该文以糠醇作为交联剂,以组成蛋白质分子的二肽为起点,采用模型化合物思想研究大豆蛋白基胶黏剂的交联改性基础理论,借助核磁共振C谱和电喷雾电离质子仪分析糠醇交联改性大豆蛋白基胶黏剂的机理。同时通过检测大豆蛋白胶胶合板性能,分析大豆蛋白基胶黏剂制备基础理论与实际性能之间的关系。研究结果表明:1)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应,两者为竞争关系;2)一般碱性条件下,糠醇极其稳定,两者都不明显,只有在强碱性条件下糠醇可能产生活性稍大的酰胺负离子与丙谷二肽发生一定的共缩聚,反应速率较慢,实现共缩聚的时间太长,但自缩聚反应依然不明显;3)糠醇与丙谷二肽的共缩聚反应和糠醇的自缩聚反应都需要较强的酸性,且前者低于后者,酸性太强时糠醇自缩聚占主导,酸性太弱时产生的糠醇碳正离子浓度和反应活性较弱,不利于自缩聚和共缩聚;在pH值为3时,共缩聚表现出较强的竞争性。4)糠醇与丙谷二肽共缩聚反应和糠醇自缩聚反应主要发生在酸性条件下,糠醇与丙谷二肽发生共缩聚反应位点首先是端酰胺基团,其次是伯胺,而肽键氨基由于存在较大的空间位阻导致几乎不参与反应。5)糠醇与大豆蛋白模型化合物反应机理与大豆蛋白基胶黏剂实际性能具有较强的对应性,即在pH值为3时,糠醇与大豆蛋白基胶黏剂反应程度较高,表现为较强的耐水性和热稳定性。该研究工作的开展对实现大豆蛋白基胶黏剂的科学使用,提升大豆蛋白基胶黏剂的市场竞争力具有重要意义。     

魔芋粉-壳聚糖-聚乙烯醇共混胶黏剂的性能及其胶合机理

为了提高魔芋粉的利用价值,开发环境友好型木材胶黏剂,以魔芋葡甘聚糖、壳聚糖为胶黏剂主料,添加聚乙烯醇制备三元共混胶黏剂。通过差示扫描量热法（DSC）,分析共混胶的热特性,确定了热压温度参数;采用正交试验法,探讨热压工艺参数对胶合板强度的影响,并进一步对比了二元共混胶和三元共混胶的强度;通过红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）进行了微观结构分析。结果表明：在热压温度130℃,热压时间15 min,压力4 MPa,胶存放时间24 h的条件下,用该胶黏剂压制的胶合板,干湿状胶合强度最大;FTIR分析发现3种高分子之间存在着氢键等强烈的相互作用;SEM分析表明三元共混胶黏剂中存在网状结构,使胶合强度得到提高。研究结果为加速环保木材胶黏剂研发进程和完善加工工艺条件提供了科学依据。     

日光温室墙体用相变固化土性能测试及固化机理

中国西北非耕地地区面积辽阔,日光温室的应用可以增加耕地面积,对于保障国家粮食安全、缓解经济作物与粮食作物争地矛盾具有重大的战略意义.该文提出一种在西北非耕地地区建造日光温室用的相变固化剂,研究其添加进土壤后相变固化土的力学及热性能,并结合微观结构揭示其固化机理.研究设计2种相变固化剂掺量(5％和10％),分析不同掺量处理风沙土和戈壁土后的力学性能、热性能以及固化机理.抗压强度试验结果表明,5％和10％相变固化剂掺量的风沙土和戈壁土的抗压强度均有较大幅度的提高,10％相变固化剂掺量的风沙土试块平均抗压强度为3.208 MPa,约为5％掺量试块强度的2倍(P＜0.01).10％相变固化剂掺量的戈壁土试块平均抗压强度为3.671 MPa,约为5％掺量试块强度的1.5倍(P＜0.01).差示扫描量热法测试结果表明,考虑墙体温度＞0℃的实际状况,5％相变固化剂掺量风沙土吸热量和放热量分别为28.16和29.89 J/g,5％相变固化剂掺量戈壁土吸热量和放热量分别为13.55和12.69 J/g.10％相变固化剂掺量的风沙土与戈壁土吸、放热量均与5％掺量同一类型土壤的吸、放热量相差甚微.扫描电子显微镜观察结果从微观方面解释了相变固化土强度提高和高效蓄放热的机理.该文从试验角度证明5％掺量相变固化剂的风沙土或戈壁土具有作为日光温室墙体的建筑结构和储能主体材料的潜力,在西北非耕地地区将会有较好的应用前景.     

玉米挤压淀粉酶法改性制膜的工艺优化

为了提高可降解性玉米淀粉膜的力学性能,并获得玉米挤压淀粉酶法改性制膜的最适工艺参数,该研究以普鲁兰酶为酶制剂来改善玉米挤压淀粉膜,以酶作用温度、pH值、酶添加量、酶解时间及玉米挤压淀粉浓度为试验因子,膜的抗拉强度为响应值,采用中心旋转组合试验设计进行试验。结果表明：5个因素对酶改性挤压淀粉膜抗拉强度的影响大小依次为玉米挤压淀粉浓度＞酶添加量＞酶解时间＞pH值＞酶作用温度;最佳酶解制膜工艺条件为：酶作用温度46.57℃,pH值4.44,酶添加量6.63 u/g,酶解时间9.31 h,玉米挤压淀粉浓度7.00%,在此条件下,膜抗拉强度的预测值为24.3654 MPa,验证试验所得膜抗拉强度为24.2539 MPa,比未改性膜的抗拉强度提高了338.01%。回归方程的预测值和试验值差异不显著,所得回归模型拟合情况良好,达到设计要求。膜的抗拉强度与酶解挤压淀粉中直链淀粉含量之间存在极显著正相关关系,相关系数为0.863。     

大米抗性淀粉制备工艺优化及特性分析

宜糖米是新型高直链淀粉的大米品种,具有开发高抗性淀粉（resistant starch,RS）产品的潜力。该文采用响应面分析优化压热法制备宜糖米 RS 条件,通过碘吸收曲线、红外光谱、平均聚合度、扫描电镜、性质检测分析形成机理。结果表明：最佳制备条件为淀粉质量分数31%、pH值5.8、压热时间50 min（压强0.1 MPa）、冷藏时间15 h,此时RS得率达到20.1%。特性分析表明,宜糖米RS主要是以短直链淀粉为主体,分子量分布比较集中,淀粉颗粒表面为多孔状的结构,使得持水力高于其他常见RS和膳食纤维。研究结果为RS的研究提供技术方法的参考,同时促进宜糖米资源的深度开发利用。     

基于固沙效果的玉米芯液化工艺优化及固化机理

为优化玉米芯液化工艺,从而改善液化产物的固沙效果,采用四因子二次正交旋转试验设计,研究了液化温度、液化时间、固液比、催化剂质量分数对玉米芯液化产物固沙后起沙风速的影响。通过回归分析和响应面分析,建立并分析了4个因子对起沙风速影响的数学模型,且所得回归方程显著,拟合情况良好。当玉米芯液化产物的喷施量为167 g/m2时,其用于固沙的最优液化工艺为：液化温度为125℃,液化时间为29 min,固液比为30%,催化剂质量分数为2.8%,在该条件下得到最大的起沙风速为20.18 m/s。采用扫描电子显微镜和红外光谱仪对玉米芯液化产物处理沙土前后的固结层进行了测试,发现玉米芯液化产物主要通过物理胶黏作用增加沙粒的抗风蚀性能。     

揉碎机揉碎机理分析及锤片结构优化

为了提高揉碎机性能,实现物料的高能效揉碎。该文首先分别从喂入、切碎、揉搓3方面深入阐述了锤片本身结构及其激励下揉碎机内流场变化对高效揉碎的影响机制。通过在理论上丰富锤片结构参数对揉碎性能影响,提出锤片倾角作为新的结构参数,及倾角锤片设计原理。运用计算流体力学方法分别讨论了无倾角与倾角8°的锤片激励下内流场变化规律,对锤片倾角与高效能揉碎之间相关性加以验证。结果表明,具有倾角锤片可以通过对气流场调节实现高能效揉碎,仿真结果与验证实验结果误差不超过7%。该研究为揉碎机锤片参数优化提供了新思路,为实现高效揉碎提供了理论依据。     

香葱叶柄超声热风干燥工艺优化及品质分析

为探究超声预处理对香葱叶柄干燥效率和干燥产品品质的影响,本研究采用Box-Behnken响应面法对超声处理香葱叶柄的条件进行优化。通过测定干燥速率、复水比、L值、硫代亚磺酸酯和蒜氨酸保留率,利用归一化法进行综合评分。结果表明,超声波预处理的优化参数为:超声功率697.66 W、超声频率46.23 kHz、超声时间5.78 min,在此条件下综合评分为0.84。验证试验表明,优化条件下综合评分为0.82,误差为2.38%,表明优化结果具有可操作性,优化的超声预处理工艺能够提高香葱叶柄的干燥效率且能够改善其干燥品质。本研究结果为香葱叶柄干制产业化发展提供了一定的理论依据。     

补料发酵法生产玫瑰醋工艺优化及风味分析

为了提高传统玫瑰醋的生产效率,以装料量为500 kg的陶缸作发酵容器,在自然发酵条件下,分别在1.5、2.5、3.5 g/100 mL的初始酸度进行补料,补料体积比(原醋液:黄酒醪)设置为2:1和1:1两种情况,完成玫瑰醋补料发酵工艺的研究。结果表明:在初始酸度2.5 g/100 mL时补加等体积酒醪,发酵过程酸度最高上升到(5.59±0.27)g/100 mL(对照组为(5.19±0.23)g/100 mL),醋酸发酵周期从90 d缩短至78 d;非挥发性有机酸积累量达(27.15±1.11)mg/mL(对照组为(24.57±0.69)mg/mL),样品酸甜适口,酸味柔和;补料成品色率达到1.8×105(对照组色率为1.9×105),色泽接近传统玫瑰醋。该工艺的完成对玫瑰醋生产企业扩大产量、提高效率有积极意义。     

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。     

羽毛角蛋白改性脲醛树脂模压秸秆花盆力学及降解性能

为解决现有秸秆模压花盆使用不可降解脲醛树脂导致秸秆花盆废弃后难降解的问题,该研究使用还原法从家禽废弃羽毛中提取角蛋白,替代部分尿素与甲醛缩聚合成改性脲醛树脂,并与微生物改性的水稻秸秆混合模压成一种绿色环保可降解花盆.采用傅立叶红外光谱和热重分析仪探讨改性脲醛树脂的官能团变化及热力学性质,同时采用三点弯曲试验、微生物降解...     

生物质秸秆压块机盖体开合机构设计分析

现有生物质压块机盖体开合机构多采用液压缸直接推动盖体的开启、闭合,存在开启角度小,影响喂料,液压缸尺寸较大,结构不紧凑等缺点。论文对生物质（秸秆）压块机盖体开合机构进行改进设计,采用液压缸驱动曲柄摇杆机构实现盖体的开启、闭合,利用机构死点提高盖体闭合时的稳定性,使盖体开合平稳,运动可靠。通过采用辅助圆法设计计算,分析了曲柄摇杆机构的运动,建立了机构模型。通过机构仿真,实现了机构预期的运动要求。     

双平行多杆栽植机构运动学分析与试验

为提高幼苗移栽质量,设计了1套双平行多杆栽植机构。为了分析和优化该机构的结构参数,建立了该机构的数学模型和运动学方程,并基于Matlab-gui编写了人机交互式程序界面。结合移栽农艺要求,建立了栽植机构运动轨迹与幼苗移栽直立度合格率的关系模型。根据仿真结果,优选了1组机构杆件长度、安装位置和初始角度等参数,并根据该参数设计和制造了幼苗移栽机样机。样机路面静轨迹和动轨迹的高速摄像试验表明,样机实际运动规律符合仿真设计要求,证明了机构设计、数学模型、软件程序和关系模型准确无误;田间试验时接苗准确率和直立度合格率均达100%,试验结果表明双平行多杆栽植机构符合幼苗作物移栽要求,同时也证明了Matlab-gui的人机交互优化方法在多杆式移栽机构分析中准确可行。该研究形成的多杆式移栽机构的运动规律对提高机械化作物幼苗移栽质量具有一定的指导意义。     

水稻植质钵育秧盘制备工艺及参数优化

为实现适合中国国情的钵育栽植技术,该文以水稻秸秆为主要原料,配以热固性胶粘剂、固化剂和增强剂经热压制备水稻植质钵育秧盘,采用正交试验设计分析成型配比(施胶量、固化剂量、增强剂量和混料量)和制备工艺(成型压力、模具温度和保压时间)对植质钵育秧盘性能影响。通过对试验结果分析得出制备植质钵育秧盘工艺优化参数为:施胶量0.9kg、固化剂量0.002kg、增强剂量0.09kg、混料量1.3kg、成型压力30MPa、模具温度120℃、保压时间300s,优化后的工艺参数可满足实验室试验研究要求(钵孔率99.46%,膨胀率1.12%),为进一步研究和植质钵育秧盘产业化生产提供技术借鉴与参考。     

反转式共轭凸轮蔬菜钵苗移栽机构的设计与仿真

国内外蔬菜移栽机核心工作部件均由不同功能的机构组合而成,以完成取苗、送苗和投苗等栽植动作。为简化机构提高移栽效率,该文提出一种以变性椭圆齿轮、正圆齿轮和共轭凸轮为传动机构的反转式蔬菜钵苗移栽机构,实现了用一套机构完成多个动作的要求。使蔬菜移栽机械达到自动、高效率(每行移栽效率可达到120株/min)的移栽水平。首先,在分析该移栽机构工作原理的基础上,建立该机构的运动学模型。然后基于Visual Basic6.0可视化编程软件,建立该机构的辅助分析与优化软件。最后,通过人机交互的优化方法,获得一组符合蔬菜钵苗移栽要求的结构参数,进行二维图纸绘制,三维模型建立,并导入ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)软件中做虚拟仿真,与优化软件得到的结果进行对比分析验证理论的可行性,该研究可为蔬菜钵苗移栽机构的设计提供参考。     

Evaluation of relationship between dispersibility of soils and charge characteristics using a modified ion adsorption method; An example of soils from Wakayama Prefecture,Japan

The relationship between the charge characteristics and the dispersibility of soils from reclaimed land (highly dispersive) and adjacent forest area (physically stable) was investigated.

To evaluate the amount of soil charges quantitatively, the measurement based on cation and anion adsorption (ion adsorption method) was attempted in two ways, where special attention was paid to the solution concentration. In the conventional ion adsorption method, the treatments with concentrated solutions (1 mol L^-1) were included in the process. In the modified method, soils were treated with dilute solutions (5 mmol L^-1), in taking account of the soil solution concentration in humid temperate regions. The amount of charges derived from the modified method was smaller than that from the conventional one, especially in the high pH zone. In a preliminary experiment, the extraction of polyvalent cations from soils was found to be significantly affected by the salt concentration. Thus, the use of solutions with an excessively high concentration was considered to result in an error in the estimation of the active charges in soils which would contribute to the dispersion behavior in the field.

The applicability of the modified method for analyzing the dispersion behavior of soils was evaluated by relating the dispersibility of silts and clays at different pHs with the charge characteristics determined under the same ionic strength. The dispersion ratio of silts of the reclaimed land reached maximum values at pH 5.5, above which the ratio decreased, whereas the ratio of clays began to increase in the pH range above 6. The dispersion ratio of silts of the forest area increased in the pH range above 6, whereas that of clays remained constant at a low level in all the pH ranges below 7. The changes in the dispersibility of silt plus clay fractions corresponded to total charge characteristics determined by the modified method. Thus, the evaluation of soil charges by the modified ion adsorption method was considered to be effective to predict soil dispersibility under field conditions, indicating that it could replace electrokinetic analyses such as electrophoresis in studies on the dispersion/flocculation behavior of soils.