木纤维--木质素磺酸铵--聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

胡建鹏; 郭明辉

doi:10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.001

木纤维--木质素磺酸铵--聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.001

1.
东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室

基金项目:

“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAD08B03)。

详细信息

作者简介:
第一作者：胡建鹏,博士生。主要研究方向:生物质材料工艺技术。Email:Jianpeng0101@126.com 地址:150040 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学材料科学与工程学院。
责任作者: 郭明辉,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:木材科学。Email:gmh1964@126.com 地址: 同上。

第一作者：胡建鹏,博士生。主要研究方向:生物质材料工艺技术。Email:Jianpeng0101@126.com 地址:150040 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学材料科学与工程学院。
责任作者: 郭明辉,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:木材科学。Email:gmh1964@126.com 地址: 同上。

Optimal process and reliability analysis of fiber-ammonium lignosulphonate-PLA wood composites .

1.
Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang, 150040, P. R. China

摘要: 为探讨生物质资源对复合材料界面与综合性能的影响,采用平压法制备木纤维-- 木质素磺酸铵-- 聚乳酸复合材料,分析聚乳酸(PLA)添加量、氧化改性木质素磺酸铵(MIL)添加量和热压时间对复合材料理化性能的影响规律,并用响应曲面法构建上述工艺因子与响应值间的二次回归模型,进行多指标的模型可靠性分析,优化得出复合材料制备工艺。结果表明:单因素试验范围内,工艺因子对复合材料理化性能影响显著,其中PLA添加量30%、MIL添加量20%~25%、热压时间7~9 min时,复合材料性能显著提升;分别以静曲强度、内结合强度、24 h吸水厚度膨胀率为响应值的3组二次回归模型均在0.01水平显著,模型准确可靠,可用于分析和预测;获得综合优化工艺为PLA添加量33%、MIL添加量25%、热压时间7.5 min,响应值的实测值与预测值间的偏差率均在5%以内,复合材料主要理化性能满足GB/T11718—2009中潮湿状态下使用的普通型中密度纤维板性能要求。
- 木质素磺酸铵 /
- 复合材料 /
- 响应曲面法
Abstract: In order to investigate the effect of biomass resources on interfacial and comprehensive properties, composites of wood fiber-ammonium lignosulphonate-PLA (polylactic acid) were manufactured. We used a flat platen press technology to analyze and discuss the effect of patterns of additional amounts of PLA, oxidation modified ammonium lignosulphonate (MIL), as well as the duration of hot-pressing on the physical and chemical properties of these wood composites. The production technology can be optimized by evaluating a number of indicators from a reliability analysis of models. These models are quadratic regression models developed by response surface methodology (RSM). The results reveal that technological factors have a great effect on the physical and chemical properties of the composites. In our single factor experiment, these properties showed a significant improvement with 20-25% MIL, 30% PLA and 7 to 9 min hot-pressing time. The responses of the modulus of rupture (MOR) , internal bonding strength (IB) and 24 h thickness swelling (TS) in a third order power regression model were all significant at the 0.01 level, confirming that such models could be used to analyze and predict the properties of composites accurately and reliably. The integrated optimal production technology was as follows: 25% MIL, 33% PLA and 7.5 min time for the hot-pressing; rates of deviation between test and predicted values of the composites properties were less than 5%. The physical and chemical properties of the composites met the requirements for ordinary medium density fiberboard under damp conditions defined by the standards of GB/T 11718—2009 MDF of China.
- ammonium lignosulphonate /
- composites /
- response surface methodology

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木纤维--木质素磺酸铵--聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.001

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木纤维--木质素磺酸铵--聚乳酸复合材料的工艺优化与可靠性分析

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