冷等离子体处理对棉秆无胶纤维板性能影响

摘要：以棉秆为原料，通过冷等离子体预处理纤维，采用干法纤维板生产工艺制备棉秆无胶纤维板。研究了处理时问对棉秆纤维表面自由基数量以及无胶纤维板性能的影响。研究结果表明：棉秆纤维经冷等离子体处理后表面相对自由基数量显著提高，用其制成的无胶纤维板强度有明显提高，但吸水率却有一定程度增加。随着处理时间的延长，纤维表面自由基数量增加不明显，板材强度变化亦不明显，因此，处理时间不宜过长。

关键词：冷等离子体处理；无胶胶合；棉秆

人造板无胶胶合技术的研究始于20世纪40年化合物的氧化、硝化、水解、缩聚、脱水降解及其自由基引发等)产生类似于胶粘剂的物质而使被胶合材料在热压条件下胶粘成板。目前，国内外研究无胶人造板主要是采用化学药剂处理植物纤维原料，以提高其表面活性，实现无胶胶合。根据所用的化学药剂及其对表面的活化作用不同，可分为以下几种方法：(1)氧化结合法：原料表面经化学药剂(如硝酸、高碘酸盐等)氧化处理，然后进行热压成板。为了提高板材物理力学强度和耐水性能，通常还要加入适量的增强剂和防水剂(如马来酸酐等)；(2)自由基引发法：主要采用过氧化物和含有铁离子的盐类等化学试剂原料，使其表面活化产生自由基，然后在温度和压力的作用下，促使自由基聚合而胶合成板：(3)酸催化缩聚法：利用酸(常用硫酸)的作用，使原料表面木素或碳水化合物部分降解，然后使降解产物缩聚形成界面结合而胶结成板；(4)碱溶液活化法：利用碱溶液处理(如氢氧化纳、氢氧化钾等)原料，使之活化，改善了原料界面特性，促进了胶合。采用化学药剂处理可显著提高无胶胶合产品的物理力学性能，但却不可避免地带来了化学药剂的残留问题，使无胶胶合材料的环保性能打了折扣。

本试验拟采用冷等离子体处理棉秆纤维，引发其表面自由基，制成无胶胶合纤维板，研究处理工艺对产品性能的影响，探索采用物理处理方法制备干法无胶纤维板的可行性。

1材料与方法

棉秆取自于江苏苏北地区，当年生，自然干燥(含水率为10％一16％)，经去皮、去髓和截断后待用。棉秆去皮去髓后，用粉碎机破碎成长度为2～3cm的单元，经蒸煮、热磨制成棉秆纤维。纤维筛分分布如图1。

将纤维在103oC烘箱中烘至绝干后放于HD-1B型冷等离子体改性设备中处理一定时间(处理条件：改性源为氧气，真空度l0Pa，起辉电压为200W)。处理后的纤维经调湿处理，使其含水率达到20％左右，再经铺装、热压制成板材(厚度4mm)。板材物理力学性能测定参照硬质纤维板国家标准GB12626．1～12626．9—90的规定进行j。纤维表面自由基浓度采用JES—FA200电子自旋共振波谱仪测定。

本文研究了棉秆纤维分别经冷等离子体处理1，2，