《農作物秸稈納米尺度微表面構建及界面膠合增強機制》是依託南京林業大學，由周曉燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：農作物秸稈納米尺度微表面構建及界面膠合增強機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周曉燕
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對農作物秸稈表面富含矽與蠟狀物質不利於膠合的科學問題，提出採用電漿處理在秸稈表面構建與本體具有不同反應活性的納米尺度微表面，提高其界面膠合特性的思路，分析電漿處理方法和處理工藝與秸稈納米尺度微表面結構和特性的關係，揭示秸稈納米尺度微表面的結構與特性影響秸稈界面膠合特性的規律，闡明電漿處理構建秸稈納米尺度微表面的機理及其增強界面膠合特性的機制，建立可用於工業化生產的秸稈納米尺度微表面構建的電漿處理方法，為實現秸稈電漿處理技術的工業化推廣套用奠定理論基礎和提供實踐依據。本項目的研究成果將為農作物秸稈高附加值的工業化利用提供理論依據和技術支撐，大幅度提高利用農作物秸稈生產人造板產品的經濟效益，對於推進我國農作物秸稈人造板生產的工業化進程和促進我國木材工業的可持續發展具有重要的現實意義。
結題摘要
針對農作物秸稈表面富含矽與蠟狀物質不利於膠合的科學問題，採用電漿處理在秸稈表面構建納米尺度微表面，提高其界面膠合特性，分析電漿處理方法和處理工藝與秸稈納米尺度微表面結構和特性的關係，揭示秸稈納米尺度微表面的結構與特性影響秸稈界面膠合特性的規律，闡明電漿處理構建秸稈納米尺度微表面的機理及其增強界面膠合特性的機制，建立可用於工業化生產的電漿處理方法。研究結果表明：（1）三種電漿處理方法均能在秸稈表面構建具有高反應活性的納米尺度微表面，並且其界面膠合特性能得到顯著提高。因為電漿中高能量活性粒子的刻蝕作用，去除了秸稈表面不利於膠合的物質，形成了高粗糙度的特殊納米結構層，同時通過這些粒子自由基引發和誘導接枝等化學作用，在其表面引入大量極性基團（如羥基、羰基、羧基等），從而實現了秸稈與膠粘劑的高效膠合。（2）三種電漿處理方法最佳化工藝分別為：低壓射頻電漿處理功率：200W~300W，處理時間：150s，處理氣體：氧氣；常壓介質阻擋放電電漿處理放電電壓：30V，電極間距：6mm，處理時間：60s；電漿氣相接枝處理反應腔壓強：20KPa，放電功率：40W，處理時間：180s，接枝單體：甲基丙烯酸縮水甘油酯。（3）秸稈經電漿接枝改性後，將其放置於空氣中存在時效性，即隨著放置時間的延長，其表面自由能降低，膠粘劑在其表面的潤濕性能下降，自由基濃度逐漸減小，進而導致界面膠合強度也呈現下降趨勢。但是，在放置第1天內，以上變化趨勢都非常小，本項技術套用於工業化生產是完全可行的。（4）對比上述三種處理方法，常壓介質阻擋放電電漿處理可在常壓空氣中進行，能滿足工業化連續生產的要求。項目組發明了電漿改性連續處理設備，實現了農林生物質材料電漿改性技術的工業化套用。本項目研究成果為農作物秸稈高附加值工業化利用提供了理論依據和技術支撐，對於推進我國秸稈人造板生產工業化進程和促進木材工業可持續發展具有重要現實意義。
