一种中密度纤维板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中密度纤维板及其制备方法，首先利用纤维乙醇发酵废水制得30%～40%甲醛溶液，利用NaOH、纤维乙醇发酵废水、纤维乙醇发酵废渣制得碱调节液，再将上述甲醛溶液和碱调节液用于制备脲醛树脂胶液；然后将纤维素乙醇发酵废渣与木材纤维混匀，并施加脲醛树脂胶液和固化剂；最后在模具中，经压缩成型，制得中密度纤维板。本发明专利技术在资源化利用纤维素乙醇发酵废水、废渣的同时，制备的中密度纤维板满足使用标准，游离甲醛释放量低，解决了木材资源紧缺、甲醛含量超标、产品不满足使用要求如强度差等技术问题，促进了资源有效利用和清洁生产的发展。

A medium density fiberboard and its preparation method

The invention relates to a medium density fiberboard and a preparation method thereof. First, a 30% - 40% formaldehyde solution is prepared by using the waste water from the fermentation of cellulosic ethanol, an alkali regulating solution is prepared by using NaOH, the waste water from the fermentation of cellulosic ethanol and the waste residue from the fermentation of cellulosic ethanol, and then the formaldehyde solution and the alkali regulating solution are used to prepare a urea formaldehyde resin glue solution; then the waste residue from the fermentation of cellulosic ethanol is mixed with the wood fiber, and is applied The medium density fiberboard was made by adding urea formaldehyde resin solution and curing agent, and finally by compression molding in the mold. The medium density fiberboard prepared by the invention can meet the use standard while utilizing the cellulose ethanol fermentation wastewater and waste residue as resources, and the free formaldehyde emission is low, which solves the technical problems such as the shortage of wood resources, the formaldehyde content exceeding the standard, the product not meeting the use requirements such as the poor strength, and promotes the effective utilization of resources and the development of clean production.

【技术实现步骤摘要】
一种中密度纤维板及其制备方法
本专利技术属于人造板
，具体涉及一种利用纤维素乙醇发酵废水、废渣制备的环保型复合中密度纤维板及其制备方法。
技术介绍
目前，以纤维素为原料制取燃料乙醇这项技术已基本成熟，其原理是将木质纤维素原料如秸秆等富含纤维素的植物原料经预处理得到还原性单糖，如葡萄糖、木糖等，再将还原性单糖经过发酵、精馏后可得到燃料乙醇，所剩余的精馏废液经固液分离后，得到纤维乙醇发酵废水及废渣。张蕾等（当代化工，2015，44（4）:691-694）对废水的水质特征进行了分析，指出废水中含有一定亲水酸，pH在4左右。除此之外废水中还含有高浓度无机盐、糖类、木质素以及发酵过程中的其他代谢产物，成分复杂，增加了废水处理的难度。废渣经脱水后的干渣中主要为木质素(50%-65%)、纤维素(10%-20%)、半纤维素(0.5%-3%左右)、可溶组分（15%-20%）、灰分（10%-15%）的混合物。当前各燃料乙醇企业一般将废渣直接废弃（露天堆放或填埋处理）或者焚烧，这样不仅增加了生产成本，也给环境带来了一定污染。如能实现对发酵废水、废渣的有效综合利用，对于提高纤维素乙醇技术的经济性以及加快纤维素乙醇产业的工业化步伐具有重要意义。专利CN104987225A公开了利用纤维素乙醇发酵废渣栽培羊肚菌的培养基料及其制备方法；专利CN105399473A公开了利用纤维素乙醇发酵废渣制备生物有机肥，为纤维素乙醇发酵废渣综合利用提供了方法。但是，上述方法中提供的纤维乙醇废渣综合利用量有限，仍需积极寻求纤维乙醇废渣综合利用新途径。人造板是胶合板、刨花板、纤维板、木屑板等非天然板材的总称，在房屋建材、家居装饰、家具制造等领域有着极其广泛的应用，需求量巨大。现有的人造板生产均是以木材或其加工产品、加工副产物为原料，采用脲醛树脂等胶粘剂粘接，再压制成型的制造工艺技术。我国是人造板第一生产和消费大国，木材资源紧缺，生产人造板原料有待拓展。随着大众的环保意识和健康意识的迅速提升，人们对室内家具和装饰装修材料的游离甲醛释放量越来越关注。我国也颁布了GB/T16217-1995《居室空气中甲醛的卫生标准》，该标准规定其最高容许浓度为0.08mg/m3。另外，由于人造板是造成室内空气中甲醛超标的主要原因，世界上不少国家都对人造板的甲醛散发值作了严格的规定，国标GB18580-2001规定可直接用于室内的人造板穿孔测试值不应大于9mg/100g（E1标准）。CN101786286公开了以燃料乙醇发酵生产过程中的酶解木质素为原料，改性后与造纸工业木质素或酶解木质素混合，经干燥压制成酶解木质素复合板，大大降低了复合板生产成本，拓宽了纤维素乙醇发酵废渣中酶解木质素的应用途径。CN101786286A公开了一种改性酶解木质素复合板的制造方法，首先在碱性条件下，加入甲醛进行羟甲基化反应得到改性木质素；然后将改性木质素与酶解木质素混合均匀后干燥、热压交联得到复合板材料。麻馨月等（漆酶活化纤维素乙醇木质素胶粘剂的合成工艺研究，《中国胶粘剂》，2015,24（12），15-18.）利用漆酶活化纤维素乙醇木质素制备生物质基木材胶粘剂，并以所制备的改性木质素作为胶黏剂合成了胶合板。胡建鹏等（氧化条件对改性木质素制备环保型纤维板性能的影响，《东北林业大学学报》，2012,40（4），55-58.）以过氧化氢为氧化剂，采用氧化改性方法分别在酸、碱条件下对工业木质素进行氧化改性，并将改性后的木质素与木纤维混合，采用平压法制备环保型纤维板材料。从上述现有披露技术来看，酶解木质素的提纯及改性工艺复杂，且分离及改性过程中使用多种溶剂，易产生大量三废排放，且由于纤维乙醇废渣还含有40%-50%的纤维素、半纤维素、灰分等其它组分未能够有效利用，形成固体废渣污染环境。另外，由于木质素结构的不均一性、分子质量的多分散性，改性产物为复杂的混合物，影响了木质素整体改性产物性能的稳定性。所以同脲醛树脂或酚醛树脂胶黏剂相比，改性木质素胶黏剂仍存在可反应官能团少，交联密度低的问题，导致纤维板强度较低。
技术实现思路
针对木材资源紧缺、甲醛含量超标、提纯改性后所制备纤维板强度差等问题，本专利技术提供了一种利用纤维素乙醇发酵废水、废渣制备的环保型复合中密度纤维板及其制备方法。本专利技术在资源化利用纤维素乙醇发酵废水、废渣的同时，制备的中密度纤维板满足使用标准，游离甲醛释放量低，促进了资源有效利用和清洁生产的发展。本专利技术提供的中密度纤维板的制备方法，包括以下步骤：（1）在甲醛溶液的制备过程中采用纤维乙醇发酵废水代替工艺水吸收甲醛气体，制得30%～40%甲醛溶液；（2）将NaOH、纤维乙醇发酵废水、纤维乙醇发酵废渣混匀，加热到沸腾后停止，冷却过滤，滤液即为碱调节液；（3）在步骤（1）的甲醛溶液中加入第一批尿素、聚乙烯醇和消泡剂混匀，并加入步骤（2）碱调节液使pH为8～9，升温至70～80℃反应30～40min；调节体系pH为4～5，反应30～40min后，取样滴入水中呈云雾状时，加入第二批尿素、三聚氰胺；当取样滴入水中呈云雾状时，用碱调节液使pH为5～6，加入第三批尿素，在80～90℃保温反应30～40min；将体系冷却到70～75℃，加入第四批尿素，并用碱调节液使pH为8～9，冷却，出料，得到脲醛树脂胶液；（4）将纤维素乙醇发酵废渣与木材纤维混匀，并施加步骤（3）的脲醛树脂胶液和固化剂；（5）将步骤（4）混合物放入模具中，经压缩成型，制得中密度纤维板。本专利技术步骤（1）所述的纤维乙醇发酵废水主要来源为纤维乙醇制备过程中产生的废水，如可以是纤维乙醇蒸馏塔发酵醪液，其主要特征为：不溶性固体物高，为1%-10%；温度高，约为90～100℃；色度大；废水为酸性废水，pH值为3.0～6.0；COD（Cr法，下同）约10～13万mg/L，主要为溶解性木糖、甘油、乙酸、挥发酚、乳酸、木质素、糠醛以及各种发酵中间产物；BOD5/COD为0.5～0.55，其中难生化降解物和发色度物主要是芳香族化合物；无机盐含量约为2%以上，以硫酸钠为主，硫酸根约为1%以上。将上述发酵醪液固液分离后，得到纤维乙醇发酵废水。本专利技术步骤（1）所述的甲醛溶液的制备过程采用常规制备甲醛溶液的工艺及过程，制备过程中通常采用工艺水吸收甲醛气体制备甲醛溶液，如国内采用较多的银法甲醇氧化制甲醛的工艺，可以在现有装置的吸收塔直接用纤维乙醇发酵废水代替工艺水或建侧线吸收塔专门用于以纤维乙醇发酵废水为吸收液的甲醛溶液的生产。本专利技术步骤（2）所述的纤维乙醇发酵废渣是木质纤维类生物质经过预处理、酶解、发酵乙醇并通过蒸馏分离后的残渣，所述木质纤维素类生物质为含有纤维素、半纤维素和木质素的秸秆、木屑或能源植物等，优选秸秆。废渣脱水后的干渣中，木质素质量含量50%～65%，纤维素质量含量10%～20%，半纤维素质量含量0.5%～3%，可溶组分质量含量15%～20%，灰分质量含量10%～15%。步骤（2）所述的纤维乙醇发酵废水同步骤（1）。本专利技术步骤（2）中，以重量份计，NaOH、纤维乙醇发酵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中密度纤维板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n（1）采用纤维乙醇发酵废水代替工艺水吸收甲醛气体，制得30%～40%甲醛溶液；/n（2）将NaOH、纤维乙醇发酵废水、纤维乙醇发酵废渣混匀，加热到沸腾后停止，冷却过滤，滤液即为碱调节液；/n（3）在步骤（1）甲醛溶液中加入第一批尿素、聚乙烯醇和消泡剂混匀，并加入步骤（2）碱调节液使pH为8～9，升温至70～80℃反应30～40min；调节体系pH为4～5，反应30～40min后，取样滴入水中呈云雾状时，加入第二批尿素、三聚氰胺；当取样滴入水中呈云雾状时，用碱调节液使pH为5～6，加入第三批尿素，在80～90℃保温反应30～40min；将体系冷却到70～75℃，加入第四批尿素，并用碱调节液使pH为8～9，冷却，出料，得到脲醛树脂胶液；/n（4）将纤维乙醇发酵废渣与木材纤维混匀，并施加步骤（3）的脲醛树脂胶液和固化剂；/n（5）将步骤（4）混合物放入模具中，经压缩成型，制得中密度纤维板。/n

【技术特征摘要】
1.一种中密度纤维板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）采用纤维乙醇发酵废水代替工艺水吸收甲醛气体，制得30%～40%甲醛溶液；
（2）将NaOH、纤维乙醇发酵废水、纤维乙醇发酵废渣混匀，加热到沸腾后停止，冷却过滤，滤液即为碱调节液；
（3）在步骤（1）甲醛溶液中加入第一批尿素、聚乙烯醇和消泡剂混匀，并加入步骤（2）碱调节液使pH为8～9，升温至70～80℃反应30～40min；调节体系pH为4～5，反应30～40min后，取样滴入水中呈云雾状时，加入第二批尿素、三聚氰胺；当取样滴入水中呈云雾状时，用碱调节液使pH为5～6，加入第三批尿素，在80～90℃保温反应30～40min；将体系冷却到70～75℃，加入第四批尿素，并用碱调节液使pH为8～9，冷却，出料，得到脲醛树脂胶液；
（4）将纤维乙醇发酵废渣与木材纤维混匀，并施加步骤（3）的脲醛树脂胶液和固化剂；
（5）将步骤（4）混合物放入模具中，经压缩成型，制得中密度纤维板。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述纤维乙醇发酵废水来自纤维乙醇蒸馏塔发酵醪液，其主要特征为：不溶性固体物为1%-10%；温度为90～100℃；色度大；废水为酸性废水，pH值为3.0～6.0；COD（Cr法）约10～13万mg/L，主要为溶解性木糖、甘油、乙酸、挥发酚、乳酸、木质素、糠醛以及各种发酵中间产物；BOD5/COD为0.5～0.55，其中难生化降解物和发色度物主要是芳香族化合物；无机盐含量为2%以上，以硫酸钠为主，硫酸根为1%以上；将发酵醪液固液分离后，得到纤维乙醇发酵废水。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的甲醛溶液的制备过程是在现有装置的吸收塔直接用纤维乙醇发酵废水代替工艺水或建侧线吸收塔专门用于以纤维乙醇发酵废水为吸收液的甲醛溶液的生产。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的纤维乙醇发酵废渣是木质纤维素类生物质经过预处理、酶解、发酵乙醇并通过蒸馏分离后的残渣，所述木质纤维素类生物质为含有纤维素、半纤维素和木质素的秸秆、木屑或能源植物，优选秸秆。

【专利技术属性】
技术研发人员：白富栋，张跃，严生虎，陈代祥，李政，张通，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11