利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺

摘要

本发明公开了一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，探究了利用农林废弃物中的花椒剩余物(PepperResidue，PR)作为一种新型的原料替代部分桉木刨花进行刨花板生产的可行性。使用不同添加量的PR刨花制备桉木/PR混合刨花板，测试了板材的各项物理力学性能与热稳定性。结果表明，花椒剩余物适合作为刨花板的生产原料。使用MDI胶黏剂的10％PR添加量的板材MOR/MOE数值达到了15.44MPa/2490MPa；远高于刨花板中国国家标准GB/T4897‑2015中干燥状态下使用的家具型刨花板(P2型)的最低要求。

权利要求

1.一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，其特征在于：该工艺以花椒剩余物和木材刨花为基础原料，使用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶黏剂；

所述花椒剩余物初步加工工艺为：将自然风干干燥后的花椒剩余物进行粉碎；将花椒剩余物分为树干材与枝叶材分别粉碎，并用标准筛进行筛分，去除过大或过小颗粒；将花椒树干材通过孔径8mm×50mm但保留在孔径1.0mm×2.1mm上的颗粒作为刨花板芯层原料；将花椒枝叶材通过孔径1.0mm×2.1mm但保留在孔径0.2mm×0.2mm上的颗粒作为刨花板表层原料；

其中干燥后的花椒剩余物含水率为9％～12％；所述木材刨花的含水率为7％～10％。

2.根据权利要求1所述的利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，其特征在于：按质量份算，所述耐水性刨花板中花椒剩余物含量为5‑10份，木材刨花含量为90‑95份。

3.根据权利要求1‑2任一所述的利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，其特

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征在于：按施胶量为芯层50‑60kg/m ，表层40‑50kg/m的标准；将基础原料倒入鼓式搅拌机中，采用高压喷枪将胶黏剂均匀地喷涂到刨花中，以获得均匀的混合物，然后进行铺装和预压，再通过用热压工艺制得。

说明书

利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及多功能复合材料制造技术领域，具体涉及一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺。

背景技术

[0002] 花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim)为芸香科花椒属落叶灌木或小乔木，其果实是中国传统的香辛料之一。花椒剩余物是指采收花椒果实时从树上修剪下来的茎干和枝叶等。随着花椒种植规模的不断扩大，花椒剩余物的数量也逐渐增加。但是国内目前花椒采收剩余物的主要处理方式为焚烧或就地丢弃，从而造成环境污染和资源浪费。将花椒剩余物进行回收再利用，在保护环境的同时避免了资源浪费，同时还能为生产人员增加收入。

[0003] 花椒作为贵州重要的药食同源特色经济林树种，资源面积已达171.00万亩，每年修剪产生的废弃枝叶，造成大量资源浪费，覆于田间或焚烧，易引起病虫害繁衍和扩散，危害来年花椒产量和品质，也严重污染环境。花椒具抑菌防虫功效，市场上有关花椒功能型复合材产品尚属空白。

[0004] 花椒系典型的药食同源植物，属高附加值农产品，种植花椒见效快，三年挂果，四年投产，这是粮食及其它经济作物难以达到的，这有助于贫困山区农业产业结构调整、产业扶贫见效快，符合我省“大生态、大健康、大扶贫”战略，在区域经济发展和产业扶贫中起到重要作用。

[0005] 贵州是花椒种植的主要产区之一，花椒种植面积大且资源优势明显，截止2021年底，通过产业扶贫等各类工程项目累计种植花椒171.00万亩，占全国花椒种植面积675.00万亩的25.33％。生产上，科学修剪、整形、塑冠，合理调控花椒枝条结构，保持花椒果实所需的营养是提升花椒产量的重要技术手段。与此同时，花椒每年开展定型修剪产生了大量的废弃枝叶，每亩产量高达1～2吨，以往的处理办法大多是作为薪炭材、人工搬离园地丢弃，不仅造林了资源和人力浪费，还容易产生起病虫害的繁衍和扩散，危害来年的花椒产量和品质等问题。

[0006] 花椒全身都是宝，其果皮是香精和香料的原料，素有“八大调味品”之一的美称；果仁可以提取花椒油，是优良的木本油料；花椒的嫩芽具有独特的麻香味和丰富的营养，历来被人们视为珍贵的木本芽菜，叶可以提取香精、做调料、食用或制作椒茶；其花蕾可以采蜜，可作为高档菜肴；其根可以入药。近年来，国内外对花椒的开发利用做了大量的工作，但大多只是针对花椒果皮的研究，对花椒枝、叶等副产物的开发利用少。随着我国花椒产业的发展和我省农村产业革命的推进，迫切需要对花椒副产物利用进行深入的研究，为花椒产业的发展做出贡献。

[0007] 因此，如何有效解决花椒枝、叶等废弃物资源浪费问题，拓宽花椒废弃枝叶资源利用极为迫切，同时，对延长花椒产业链，促进花椒产业多元化、可持续发展具有重要现实意义。

[0008] 现代医学研究认为，花椒具有抗氧化、杀虫、麻醉、抗炎镇痛等多种功效。花椒挥发油具较好的抗菌防虫的效果，对霉菌、真菌抑制作用显著，尤其对青霉和黑曲霉的抑菌效果最好。同时花椒麻味物质花椒麻素对昆虫具有熏杀和触杀作用。这为花椒废弃枝叶应用于木材加工，制备防虫、杀菌、除臭功能型复合材指明了新方向，对发展绿色、安全复合材意义重大。市场上，有关花椒枝、叶等废弃物制备功能型复合材的研究未见报道，其产品开发及应用市场前景广阔。

[0009] 花椒枝、叶中的生物碱、挥发性香精油及花椒麻素等成分具有较好的抗菌防虫、除臭效果，且对昆虫具有熏杀和触杀作用。但花椒枝、叶等废弃物制备的复合材是否具备相应功能效果尚不十分清楚，因此，复合材及饰面复合材的抗菌、除臭防虫等功能性分析及确定是现有的技术难题。

[0010] 木材是不可或缺的资源性产品，对国民经济具有重要意义。我国木材供给结构性矛盾突出，对外依存度超过50％。开展花椒枝、叶等废弃物资源化利用研究，可减少森林资源采伐，缓解木材供需矛盾，提供高质量复合材产品，满足人民日益丰富的物质需要和对美好生活的向往。因此，对花椒枝、叶等废弃物合理开发利用尤为迫切。

[0011] 刨花板是适量的木材刨花在胶黏剂的作用下热压成型的一种人造板。目的是为了尽可能地利用使用小径材、树枝等木材剩余物。它一直被大量生产和用于建筑、家具和室内3
装饰。根据粮食及农业组织的数据，刨花板产量2020年的产量就达到1.26亿m，比2010年增长约40％。由于对刨花板木材原料需求的与日俱增，对木材替代原料的研究也越来越多，其原料大多来源于农林剩余物。如椰子壳，麦秸，稻壳，可可，葡萄藤以及油茶果壳等。但由于化学成分和形态的差异，许多农业剩余物力学性能和尺寸稳定性比木材更低。

发明内容

[0012] 本发明的目的在于提供一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，采用花椒剩余物进行分类粉碎，并按照一定的比例进行加工，即实现部分替换现有木材原料的基础上，又实现花椒的充分利用，所得产品耐水性得到提高，又增加了现有产品的抗菌防虫、除臭效果，克服现有技术的不足。

[0013] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺，该工艺以花椒剩余物和木材刨花为基础原料，使用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶黏剂。

[0014] 作为本发明的进一步方案：所述花椒剩余物初步加工工艺为：将自然风干干燥后的花椒剩余物进行粉碎；将花椒剩余物分为树干材与枝叶材分别粉碎；其中干燥后的花椒剩余物含水率为9％～12％；所述木材刨花的含水率为7％～10％。

[0015] 作为本发明的进一步方案：将花椒剩余物的树干材通过孔径8mm×50mm但保留在孔径1.0mm×2.1mm上的颗粒作为刨花板芯层原料；将花椒剩余物的枝叶材通过孔径1.0mm×2.1mm但保留在孔径0.2mm×0.2mm上的颗粒作为刨花板表层原料。

[0016] 作为本发明的进一步方案：按质量份算，所述耐水性刨花板中花椒剩余物含量为5‑10份，木材刨花含量为90‑95份。

[0017] 作为本发明的进一步方案：按施胶量为芯层50‑60kg/m3，表层40‑50kg/m3的标准；将基础原料倒入鼓式搅拌机中，采用高压喷枪将胶黏剂均匀地喷涂到刨花中，以获得均匀的混合物，然进行铺装和预压，再通过用热压工艺制得。。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用农林废弃物中的花椒剩余物作为一种新型的原料替代部分桉木刨花进行耐水性刨花板生产的可行性；以MDI作为胶黏剂，10％PR添加量板材MOR和MOE性能显著提升，达到最大值15.44MPa/2490MPa；IB强度有一定程度的下降，但在可接受的范围内；24hTS随着PR添加量增加而显著下降，表现出了优秀的耐水性。同时，PR的添加显著降低了板材整体的最大降解速率，也略微降低了板材的质量损失。但总的来说，PR的添加对板材的热稳定性没有显著影响。结果表明，利用花椒剩余物制备刨花板的工业化生产具有很好的前景。

[0019] 本项目针对花椒采收、修剪等过程产生的枝、叶等废弃物资源化利用重大需求问题，研发干燥、粉碎、存储等加工工艺，检测花椒枝、叶等废弃物芳香型物质，借鉴人造板制备技术，突破抗菌、除臭防虫功能型复合材制造技术难题，解决花椒产业发展过程中存在的以枝、叶等废弃物资源化利用难题提供支撑，拓展花椒产业链，实现花椒枝、叶等废弃物资源高效高附加值利用，促进椒农椒企增值增收，为贵州丰富的花椒枝、叶等废物资源优势转化为经济优势提供新途径，助推贵州农业农村产业革命，助力脱贫攻坚。

附图说明

[0020] 图1为本发明中刨花板热压参数工艺示意图；

[0021] 图2为本发明中PR与桉木刨花傅里叶变换红外光谱示意图；

[0022] 图3为本发明中UF组板材MOR和MOE示意图；

[0023] 图4为本发明中MDI组板材MOR和MOE示意图；

[0024] 图5A为本发明中UF组板材IB强度示意图；

[0025] 图5B为本发明中MDI组板材IB强度示意图；

[0026] 图6为本发明中UF组与MDI组板材TS示意图；

[0027] 图7A为本发明中不同PR添加量板材的TG曲线示意图；

[0028] 图7B为本发明中不同PR添加量板材的DTG曲线示意图；

[0029] 图8A为本发明中不同PR添加量板材的垂直密度分布图(UF组)；

[0030] 图8B为本发明中不同PR添加量板材的垂直密度分布图(MDI组)。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 请参阅图1‑8，本实施例提供一种利用花椒剩余物所得的耐水性刨花板制备工艺以便于更直观理解本技术方案；

[0033] 一、材料与方法

[0034] 1、材料准备

[0035] 花椒剩余物(Pepper Residue)由贵州省林业科学研究院提供(含水率9％～12％)；桉木刨花由广西丰林木业集团股份有限公司提供(含水率7％～10％)。首先将自然风干干燥后的花椒剩余物使用切片机等进行粉碎。将花椒剩余物分为树干材与枝叶材分别粉碎，并用标准筛进行筛分，孔径8×50，1.0×2.1和0.2×0.2(单位：mm)，去除过大或过小颗粒。将PR树干材通过孔径8×50但保留在孔径1.0×2.1上的颗粒作为刨花板芯层原料；将PR枝叶材通过孔径1.0×2.1但保留在孔径0.2×0.2上的颗粒作为刨花板表层原料。图1显示了PR与桉木刨花的表芯层宏观形态。使用三聚氰胺脲醛树脂(MUF，由广西丰林木业集团股份有限公司生产)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI，购自烟台万华化学销售有限公司)作为胶黏剂分别制备刨花板。

[0036] 2、刨花板的制备

[0037] 使用上述刨花制备刨花板。将板材分为两个实验组：一组使用MUF树脂作为胶黏剂，分别制备六种不同PR添加量的刨花板，重复四次；另一组使用MDI作为胶黏剂，重复以上实验。一共制备板材48块。制造了以下六种类型的刨花板：0％PR/100％桉木(0％)，10％PR/90％桉木(10％)，20％PR/80％桉木(20％)，30％PR/70％桉木(30％)，40％PR/60％桉木(40％)，100％PR/0％桉木(100％)。表层与芯层均按该比例混合。

[0038] 具体制备工艺如下：MUF组施胶量为芯层50‑60kg/m3(优先为55kg/m3)，表层40‑3 3 3 3 3
50kg/m (优选为45kg/m)；MDI组施胶量为芯层10‑15kg/m (优选为12kg/m)，表层5‑7kg/m
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(优选为6kg/m)。氯化铵(NH4Cl，树脂固体含量的1％)作为固化剂添加到树脂中(MDI组不添加)。将刨花倒入鼓式搅拌机中(运转速度约为30r/min)，使用高压喷枪将胶黏剂均匀地喷涂到刨花中，以获得均匀的混合物。将热风管连接到搅拌机上将刨花含水率烘干至芯层
5.5％，表层9％(MDI组不烘干)。干燥后使用特制木框架(340mm×340mm)进行手工铺装与预压。然后所有板材通过相同的热压工艺(图1)进行热压成型(180T万能试验压机，苏州新协力机械制造有限公司生产)：热压温度210℃，并通过厚度规将板材厚度控制在16mm以内，目
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标密度设定为650kg/m 。将获得的板材切割至300mm×300mm，所有制备的试件在测试前使用带式砂光机打磨至15mm左右的厚度。

[0039] 3、刨花板性能测定

[0040] 以上刨花板的所有性能均按照中国国家标准GB/T 17657‑2013中所规定的程序进行测量。

[0041] 从每块面板中取两块尺寸为300mm×50mm的样品用于测量其静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)。MOR与MOE试验使用万能试验机进行测量，使用三点弯曲测试，试验机运行速率控制在20mm/min。取平均值作为板材的MOR和MOE。

[0042] 从每块面板中取五块尺寸为50mm×50mm的样品用于测量其内结合(IB)强度。IB强度试验使用万能试验机(济南天辰试验机制造有限公司生产)进行测量，试验机运行速率控制在2mm/min。取平均值作为板材的IB强度。

[0043] 从每块面板中取两块尺寸为50mm×50mm的样品用于测量其吸水厚度膨胀率(TS)。将样品浸泡在水中(20±0.1℃)2小时/24小时。使用千分尺测量浸泡前后的样品中心点的厚度，并计算得出了样品的2hTS/24hTS。取平均值作为板材的2hTS/24hTS。

[0044] 从每块面板中取两块尺寸为50mm×50mm的样品用于测量其含水率(MC)。将样品置于103±1℃的电热鼓风干燥箱(北京科伟永兴仪器有限公司生产)中24小时。使用电子天平测量干燥前后样品的质量，并计算得出了样品的含水率。取平均值作为板材的含水率。

[0045] 从每块面板中取十块尺寸为50mm×50mm的样品(包含上述九块样品)用于测量其密度。取平均值作为板材的密度。

[0046] 为了进行板材表征与分析比较，选取合适密度的尺寸为50mm×50mm的样品，进行剖面密度测量。

[0047] 4、刨花与板材性能的表征

[0048] 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析仪(IRTrace‑100，日本岛津)对PR与桉木的‑1化学基团进行了表征。样品采用典型的溴化钾(KBr)法制备。分辨率为0.5cm ，数据间隔为‑1
4cm 。每条光谱曲线都是由20次扫描的平均值得出。

[0049] 采用热重分析仪(TGA5500)对刨花以及板材的热稳定性进行了测试。样品约5毫克放置在氧化铝坩埚中，氮气流速为25毫升min‑1、加热速率15℃·min‑1。测试在30℃‑800℃的温度范围内进行。

[0050] 5、统计分析

[0051] 采用完全随机设计，Minitab19软件(美国)对所有数据进行单因素方差分析，分析各因素间差异是否具有统计学意义，P值水平设为(P<0.05)。

[0052] 二、结果与分析

[0053] 1、PR与桉木刨花化学成分与颗粒形态

[0054] 通过范式法测得的PR纤维素、半纤维素与木质素含量分别为58.7％、20.8％和[12]14.1％(表1)。众所周知，相对于木头，农林废弃物通常纤维素含量较低 。但原料化学组分分析结果表明，花椒剩余物的纤维素与半纤维素含量略高于桉木，木质素与灰分含量更低。PR中比桉木更高的纤维素含量，理论上能一定程度提升其板材的力学性能，但更低的木质素含量可能会对其板材结合能力造成负面影响。

[0055] PR与桉木刨花颗粒形态也有较大差异。经过筛选后，PR表层呈圆形颗粒状，大部分直径为1mm左右；桉木表层则为长度0.1‑5mm的条状刨花。PR芯层刨花较为细长且卷曲，长5‑60mm，宽小于2mm；而桉木芯层刨花为短直型，长0.3‑30mm，宽度大部分在2‑5mm。刨花板性能与刨花的颗粒形状有一定的关系。较长的刨花通常具有较高的MOR和MOE值。同时，有文章指出刨花板的内结合强度与刨花的短、厚呈正相关。

[0056] 表1桉木和PR刨花的化学组分

[0057] Table 1 Chemical components of Eucalyptus particles and PR particles[0058]

[0059] 2、PR与桉木刨花的傅里叶变换红外光谱分析

[0060] 将花椒剩余物与桉木刨花的红外光谱图进行对比(图2)，并分析。结合图中数据可‑1以发现，纤维素的特征吸收峰在2904和3341cm 处，属于纤维素甲基中的C‑H伸缩振动和羟‑1
基中的O‑H伸缩振动；1734cm 处是半纤维素中木聚糖乙酰基的特征吸收峰，属于羰基中的C‑1 ‑1
＝O伸缩振动(木聚糖)；1510cm 处是木质素骨架羰基C＝O的伸缩振动；1245cm 处是木质‑1
素酚醚键C‑O‑C的伸缩振动；1161cm 处是纤维素糖苷键的特征峰，属于糖苷键上的C‑O‑C伸缩振动。

[0061] 纤维素的特征吸收峰在2904和3341cm‑1处，半纤维素特征主要体现在1734cm‑1处木聚糖羰基中的C＝O伸缩振动，PR与桉木光谱的这些特征峰都没有太大变化，表明其对应含量无太大差异，与组分分析中的结果基本一致。木质素区分于其他成分的特征峰是‑1 ‑11510cm 处C＝O的伸缩振动以及1245cm 处C‑O‑C的伸缩振动，桉木的波峰更尖峭，木质素含量更高，符合组分分析结果。

[0062] 3、刨花板的物理力学性能

[0063] 由100％PR制备的刨花板由于原料的固有特性以及表芯层刨花粒径差异引起的表层密度分布不均等原因，导致其性能不满足国标GB/T 4897‑2015中对刨花板性能的要求，所以与普通商用刨花混合是提高农林刨花板力学性能的常用方法。

[0064] 以MUF/MDI胶黏剂粘接的刨花板作为研究对象，探究了不同PR添加量对刨花板物理力学性能的影响。板材的基本性能如表2所示。由于板材制备过程的不可控性(手工铺装、原料品质及含水率等)，使每块板材的密度略有差异。但所有板材密度都保持在650kg/m3左右，没有显著差异。同时，不同PR添加量的板材之间水分没有显著差异。根据中国国家标准GB/T 4897‑2015中所规定的刨花板含水率应该在3％‑13％之间，这意味着本研究得到的板材含水率数值都符合标准。实验排除了密度和含水率等因素对板材性能造成的影响。

[0065] 表2不同PR添加量刨花板基本性能

[0066] Table 2Basic performance of particleboard with different PR[0067] additions

[0068]

[0069] 各组板材静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)测试结果如图3和图4所示。由图3可得，UF组在0％‑30％PR添加量阶段，板材的MOR随着添加量增加而增加，但趋势不显著(P＞0.05)；MOE随着添加量增加而增加，且数值具有统计学差异(P＝0.026)。在30％添加量时板材MOR/MOE数值达到15.02MPa/2827MPa。UF组在30％‑100％添加量阶段，MOR和MOE均随着PR添加量的增加而显著降低(P＜0.05)。由图4可得，MDI组中，10％PR添加量的板材MOR和MOE明显高于0％PR添加的桉木刨花板，但在10％‑100％添加量阶段，MOR和MOE均随着PR添加量的增加而显著降低。板材MOR/MOE性能在10％添加量时达到最大值，分别为15.44MPa/
2490MPa。以上数据都远高于刨花板中国国家标准GB/T 4897‑2015中干燥状态下使用的家具型刨花板(P2型)的规定数值11.0MPa/1600MPa。UF组和MDI组板材中的MOR和MOE数据都表明添加一定含量的PR对刨花板的MOR和MOE性能有提升作用，但过高的PR添加比例会导致MOR和MOE性能显著降低(前者最佳添加量为30％，后者为10％)。

[0070] 可能的原因是PR芯层刨花较长且更有韧性，适量的PR芯层刨花与桉木刨花热压后形成的交联结构具有更好的MOR/MOE性能。同时，粒径更小的表层刨花使得板材表层密度更低，与芯层形成了更陡的垂直密度梯度(在后面板材剖面密度分析中有说明)。梯度越陡，MOR和MOE越高。而随着PR添加量的进一步增加，其蓬松多孔、卷曲的芯层刨花结构的影响增大，使得板材整体MOR和MOE性能逐渐下降。

[0071] 各组板材内结合(IB)强度测试结果如图5所示(图5A为UF组，图5B为MDI组)。由图可得，UF组与MDI组板材IB强度都随着PR添加量的增加而显著降低(P＜0.05)。内结合强度反映了板材内部刨花的粘接质量。使用PR代替部分桉木刨花降低了板材的IB强度。可能的原因有：IB强度与板材芯层密度关系密切。PR芯层刨花蓬松多孔，压实率较低，导致芯层密度降低，进而使得IB强度降低；PR芯层刨花蓬松多孔的结构使得一部分胶黏剂进入孔隙中，未在表面与其他刨花产生胶合；PR中木质素含量更低，从而降低了板材内部的结合强度，这印证了前文中的观点；同时，有文章指出刨花板的内结合强度与刨花的短、厚呈正相关，PR芯层刨花较长且薄，这也是IB强度降低的原因之一。

[0072] 但在0％‑30％PR添加量的范围内，板材的IB强度都符合GB/T 4897‑2015中关于家具型刨花板(P2型)0.35MPa的要求。板材整体IB强度的降低在可接受的范围内。

[0073] 各组板材吸水厚度膨胀率(TS)测试结果如图6所示(左为UF组，右为MDI组)。TS受多种因素的影响，如胶黏剂含量和分布情况、刨花与胶黏剂相容性以及胶黏剂的种类和性能等。由图可得，由于UF树脂与MDI胶黏剂的耐水性差异，使得UF组板材的2h/24hTS整体高于MDI组。从整体趋势来看，UF组中不同添加量的PR刨花对板材TS性能无显著影响。但2h/24hTS性能整体较高，根据GB/T 4897‑2015，刨花板最大吸水厚度膨胀率应为8％(浸泡2小时)。UF组中所有试件2hTS平均值在15％‑19％之间，不符合国标要求。这是由于UF树脂耐水性较差，刨花板制备过程中没有添加石蜡等疏水物质，使得大量的水侵入刨花板结构，导致了较高的膨胀率。在板材中加入石蜡之后，试验板材2hTS显著下降到了3％左右。而在MDI组中观察到了不同的现象。如图所示，MDI组中不同添加量的PR刨花对板材2hTS性能无显著影响(P＝0.143)，所有试件2hTS平均值在2.5％‑3％之间。但24hTS随着PR添加量的增加而显著下降(P＜0.001)。造成此现象的原因是PR芯层刨花多孔的特性，使得侵入板材中的水分更多地储存在孔隙中而不是细胞壁里，因此体积变化较小；同时更细的PR表层刨花使得整体的表层密度高于桉木表层，致密的结构也使得水分更难侵入(随着浸泡时间增加现象愈明显)。总之，MDI组中的数据说明：随着PR刨花添加量的增加，板材TS显著降低。PR刨花有效地提升了板材的耐水性能。

[0074] 板材的热性能

[0075] 为了探究不同PR添加量对板材热稳定性的影响，进行了热重分析，结果如图7(包括图7A和图7B)所示。板材热分解是一个渐进的过程，在TG曲线上有三个主要阶段。初始减重发生在130℃之前，约占总减重的5％，这是由于样品中的水分蒸发造成的。第二阶段为主要质量损失阶段，约占总减重的45％，发生在150‑350℃之间，与板材主要成分的降解有关。由DTG曲线可以看到，两个基本重叠的峰。可以看出，板材最大降解速率发生在300‑350℃之间。随着PR添加量的增加，板材的最大降解速率显著降低。这个峰可能是由于半纤维素和非晶态纤维素的解聚，它们比晶体纤维素更易降解。PR中纤维素与半纤维素含量的差异导致了板材最大降解速率的显著降低。由于木质素的降解温度范围很广，木质素的峰值与其他两个峰值完全重叠(Stefani etal.,2005)。第三阶段质量损失主要发生在350‑750℃，主要与第二阶段降解产物的氧化有关。800℃时的残留质量主要由二氧化硅组成，约占总失重量的2‑6％(PR中二氧化硅含量略高于桉木)。PR的添加显著降低了板材整体的最大降解速率，而随着添加量的增加也略微降低了板材的质量损失。但总的来说，低PR添加量(10％‑40％)的板材与桉木刨花板的热稳定性没有显著差异，其质量损失率与降解速率基本相同。

[0076] 5、板材的表芯层密度分析

[0077] 刨花板的垂直密度分布与刨花板的力学和物理性能密切相关，不同PR添加量刨花板的剖面密度如图8(包括图8A和图8B)所示。所有测试的刨花板都观察到典型的U形密度分布。密度剖面的形状代表了芯层和表层之间的密度差异。板材最高的平均密度在表层(970kg/m3至1310kg/m3左右)，最低的平均密度在芯层(450kg/m3至530kg/m3左右)。

[0078] 整体各刨花板芯层密度随着PR添加量增加而降低，但差异不显著；表层密度随着PR添加量增加而显著增加。也就是说，纯桉木刨花板的整体密度在某种程度上比纯PR刨花板更加均匀。这可能与PR刨花较大的粒径差异以及PR芯层刨花蓬松多孔，压实率较低有关。

[0079] 由图8，与纯桉木板材相比，混合刨花板的垂直密度梯度显著增加。而梯度越陡，板材MOR和MOE越高。这也解释了前面适量的PR添加使得MOR和MOE上升的现象。

[0080] 三、本实施例探究了利用农林废弃物中的花椒剩余物(PR)作为一种新型的原料替代部分桉木刨花进行刨花板生产的可行性。以UF树脂作为胶黏剂，与纯桉木刨花板相比，10％‑30％PR添加量的混合刨花板MOR和MOE性能显著提升，在30％添加量时达到最大值
15.02MPa/2827MPa；IB强度有一定程度的下降，但在可接受的范围内；TS在加入石蜡防水剂后也达到国标要求。以MDI作为胶黏剂，10％PR添加量板材MOR和MOE性能显著提升，达到最大值15.44MPa/2490MPa；IB强度有一定程度的下降，但在可接受的范围内；24hTS随着PR添加量增加而显著下降，表现出了优秀的耐水性。同时，PR的添加显著降低了板材整体的最大降解速率，也略微降低了板材的质量损失。但总的来说，PR的添加对板材的热稳定性没有显著影响。结果表明，利用花椒剩余物制备刨花板的工业化生产具有很好的前景。