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摘 要

纤维板由于醛基胶黏剂的使用，导致了能源短缺、环境污染等问题。因此，对非醛基胶黏剂的研制和开发成为热点。本论文研究纤维素酶对杨木刨花预处理的工艺，为无胶纤维板研制提供理论依据。通过对纤维素酶预处理杨木刨花工艺的单因子进行优化，获得优化的预处理条件：温度45℃，酶量1.25U/g，时间5h，料液比1:4；在该优化条件下，进一步进行SAS响应面优化，得到优化条件：温度45℃，酶量1.20U/g，时间5h，料液比1:4，在此条件下，纤维板的弯曲强度达到25.6 MPa，与未通过纤维素酶预处理优化相比，弯曲强度提高了3.1倍。本论文的研究，将为无胶纤维板研制提供理论和技术支持。

关键词：纤维素酶；预处理；杨木刨花；纤维板；弯曲强度

Abstract: Fiberboard due to the use of aldehyde based adhesives, resulting in energy shortages, environmental pollution and other issues. Therefore, the research and development of non formaldehyde based adhesives has become a hot topic. This paper studies the pretreatment technology of Cellulase on poplar wood shavings, and provides a theoretical basis for the development of non cellulous fiberboard. Single factor optimization of cellulase pretreatment of poplar wood shavings was carried out, the optimum pretreatment conditions were obtained: the temperature was 45 C, the amount of enzyme was 1.25U/g, the time was 5h, and the ratio of material to liquid was 1:4. Under the optimum conditions, the optimization conditions of SAS response surface were further optimized: the temperature was 45, the amount of enzyme was 1.20U/g, time 5h, and the ratio of material to liquid 1:4 Under these conditions, the bending strength of fiberboard reached 25.6 MPa, and the bending strength increased by 3.1 times compared with that without cellulase pretreatment. The research in this paper will provide theoretical and technical support for the development of non adhesive fiberboard.

Keywords: Cellulase; Pretreatment; Poplar wood shavings; Optimization; Fiberboard

目 录

1. 前 言 3

1.1 纤维板的发展状况 3

1.1.1纤维板使用中污染问题及我国资源现状 3

1.1.2国内外无胶纤维板发展现状 3

1.2纤维素酶的介绍 4

1.2.1纤维素介绍 4

1.2.2纤维素酶介绍 4

1.3 生物预处理方法制造纤维板技术 4

1.4实验思路及流程 5

2. 材料与方法 6

2.1 材料 6

2.1.1 原料 6

2.1.2 试剂 6

2.1.3 配置溶液 6

2.1.4 仪器 6

2.2 实验方法 7

2.2.1纤维素酶预处理杨木刨花的单因素条件研究 7

2.2.2响应面优化 9

2.2.3纤维板热压方法 10

2.2.4力学强度测定 10

3. 结果与分析 12

3.1不同酶量对纤维板性能的影响 12

3.2不同固液比对纤维板的影响 12

3.3不同温度对纤维板的影响 13

3.4不同反应时间对纤维板的影响 14

3.5 响应面优化 15

4. 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

5. 致谢 21

参考文献 22

1. 前 言

1.1 纤维板的发展状况

我国是世界上人造纤维板最大的生产国之一，随着室内装修等产业的快速发展，我国对优质纤维板的需求增长迅速。但随着森林资源的日益减少、木材禁伐政策的实施，人造纤维板的成本大幅度上涨，使人造纤维板消费量急剧下降，这就阻碍了纤维板的发展脚步。

1.1.1纤维板使用中污染问题及我国资源现状

使用人造纤维板的过程中会产生大量甲醛，甲醛是一种致癌物质，室内空气的主要污染物就是以甲醛为主的挥发性有机物，它对人们的健康有严重的危害 ^[1,2]。它是由于人造板生产工艺需要使用各种胶粘剂，特别是脲醛树脂胶粘剂，胶粘剂占人造板制造业用胶水的90%以上，导致游离甲醛污染问题日益加重^[3]。所以研发一种绿色无污染的人造纤维板成为当今世界最热的话题之一。

中国杨树种植总面积居世界首位，超过了其他国家杨树种植面积^[4]。所以我们考虑使用杨木刨花制备无胶粘合绿色纤维板。杨木生材拥有含水率高和材质软的特点, 在制作纤维板时，可以直接旋切并不需要蒸煮,制板工艺被简化,生产成本被降低^[4]。

另外，解决污染和成本的矛盾不会立即实现，从四十年代起，各国科技工作者在不断改良以及开发新的绿色无污染的胶粘剂同时，也开始研发无胶纤维板的制作方法，尤其是近几年，无胶纤维板已成为人造板业的研究热点。

1.1.2国内外无胶纤维板发展现状

自无胶纤维板提出以来，各国都对此做了大量的研究。1939 年，Tischer 在他的“单板干燥方法”中解说了利用化学方法改善木材表面粘附性能的概念 ^[5]， Rammon等人将胶粘剂成功地压制到无胶合板中，进一步研究了影响胶粘效果的因素^[6]。Nobuhisa Okuda研究了无胶红麻秆刨花板影响因素与板材性能的关系，是从糠醛用量、破碎筛分、纤维板密度、厚度、热压温度、时间以及压力等方面进行的^[7]。Nikhom laemsak ,Motoaki Okuma 等人以油棕榈叶为原料，水解是通过高温蒸汽爆炸法，生产黏性物质研究无胶纤维板和无胶刨花板制板技术^[8]。Kuhne G 等^[9]发明了利用木质素纤维的酶改性生产无胶纤维板技术。

我国也有巨大的进展，1986年，蔡祖善等人也第一次试验成功地完成了新的无胶蔗渣压碎板 ^[10]。1995 年，曹忠荣获得专利，他的专利被称为“一种干法无胶硬质纤维板的生产方法”，是利用高温法，水解纤维，然后热压制成无胶纤维板的方法^[11]。2002 年，金春德研究了无胶纤维板、竹碎料板、稻草碎料板等一系列的无胶人造板的制板机制^[12]。但直到今天，无胶纤维板的制板机制都没有一个明确的解释。

1.2纤维素酶的介绍

1.2.1纤维素介绍

纤维素作为一种多糖大分子，由葡萄糖组成。不能溶解于水，同时也无法溶解于一些有机溶剂。纤维素占植物界碳含量的50%以上，漫衍在自然界中极广、占自然界多糖含量比例极多。最好的纤维素来源是棉花，因为它纤维素含量最多。现有的大部分材料，纤维素含量是半纤维素和木质素的总和左右。

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