摘要：根据角蛋白改性剂的特性，在试验基础上，同时在吸塑门板生产线上进行了生产中试，研究了其作为改性剂生产Eo级门板的可行性，结果表明：角蛋白改性剂提高了模压板材的力学性能，进一步提高了成品板质量，在降低甲醛释放量上也有显著的效果，可生产Eo级吸塑门板；在提高板材的力学性能方面，粉状改性剂比膏状改性剂效果更好，并根据中试结果综合分析，得出制作较佳力学性能模压板材的方案为粉状改性剂添加10%。
角蛋白广泛存在于生物体中，是一种可再生资源，但通常被作为废物而丢弃。然而，作为一类材料力学特性良好的可降解天然高分子，角蛋白已经在多个领域表现出良好的应用前景。角蛋白是外胚层细胞的结构蛋白，广泛存在于生物体的组织结构中。角蛋白按成分和结构可分为仪角蛋白和D角蛋白。Ⅸ角蛋白的二级结构为仪螺旋，紧密的a螺旋和肽链间的大量双硫键侧链交联结构使a角蛋白具有高度的化学和物理稳定性。Ⅸ角蛋白的伸缩性很好，在热水、碱液或者蒸汽中可以拉长，此时仪角蛋白会由螺旋转变成折叠，即角蛋白的多肽链会由蜷曲状态转变为伸展状态。b角蛋白主要存在于鸟类和爬虫动物中。由于角蛋白具有优异的生物学特性和良好的材料力学性能，通过财它检测分析及其物理化学改性，已经在材料、生物、医学等方面得到比较广泛的应用。
我国是个制革和肉类消费大国，每年产生的皮革和肉类边角料高达240多万t，而这些含80%胶原蛋白的边角料如果被充分利用的话，对于缓解环境污染问题将是一大贡献。这些边角料在酸、碱或酶的作用下会发生水解，产生大量的亲水基团和活性基团（羧基，氨基，羟基等），甲醛与含有氨基的物质反应，会使游离甲醛浓度降至某一很限范围；合成的动物角蛋白胶自身也能替代部分脲醛胶胶接木材，从而减少了脲醛胶的使用量，降低了生产成本。
为了提高室内板材的环保水平，改善居民的居住环境，生产出Eo级的吸塑门板，该实验室与桦甸市惠邦木业有限责任公司联合攻关，把新型添加剂角蛋白作为改善吸塑门板的有效物质，利用其本身是动物胶黏剂的优点，克服以往添加三聚氰胺作为降醛剂成本高、常规甲醛捕捉剂降低力学性能的缺点，这种新的探索旨在降低模压纤维板的甲醛释放量，生产出Eo级产品，并且进行了生产中试。
1材料与方法
1.1实验原理
研究选取两段式的热压曲线（如图1），在较高压力，热压时间，热压温度等热压参数不变的条件下，添加不同含量的改性剂压制门板，测出吸塑门板的静曲强度、内结合强度等力学性能指标，研究角蛋白改性剂对吸塑门板质量的影响并分析掌握角蛋白改性剂添加量对吸塑门板质量影响的规律，进而得出控制板材较佳性能的工艺参数。
1.2试验材料与设备
材料：木材纤维（硬杂木混合纤维），桦甸市惠邦木业有限公司生产；脲醛树脂胶黏剂，自制，性能指标如下：固体含量52%—54%，pH值7.0—8.0，黏度(20℃)20—50mPa-s，游离甲醛含量<0.2%，固化时间50—70s，适用期(20℃)>30d；动物角蛋白（膏状：固体含量82%—94%，粉状）；氯他铵。
设备：削片机，lx-950，产自瑞典；热磨机，XLR-1000KN型，产自瑞典；气流铺装机，MWE-40A；自制干燥机；运输机；自制多层干法热压机等。
试件尺寸（长×宽×厚）为2160mm×930mm×Smm，压制板材密度l.12—l.15g/cm3。
1.3试验设计
1)为了研究角蛋白改性剂对板材性能的影响，分别添加粉(D)、膏(W)状角蛋白改性剂，添加量均为2%、4%、6%、8%和10%压制模压板进行单因素试验，测定其静曲强度、内结合强度、表面结合强度、吸水厚度膨胀率和甲醛释放量等，确定制作吸塑门板的较优方案。
2)D、W型角蛋白添加8%，测定静曲强度和表面结合强度，添加10%测定内结合强度和吸水厚度膨胀率，同时与未添加改性剂(N)的模压板材进行对比试验，每组5个重复取其平均值。
根据实际生产要求，确定热压参数为：热压压力7MPa，施胶量l80kg/m3，固化剂添加量1.56kg/m3，纤维素含水率10%，热压温度160℃，热压时间225s，压板闭合速度4.83—9.67mm/s。
2试验结果与分析
2.1单因素试验结果分析
根据生产线的实际情况，将角蛋白改性剂的添加量作为荜一变量进行试验，目的是研究角蛋白改性剂添加量对模压纤维板板材力学性能的影响规律。
2.1.1角蛋白改性剂对静曲强度的影响
由图2分析可知，添加D型（粉状）改性剂后，板材试件的静曲强度随着改性剂添加量的增加而增强，当添加量为8%时静曲强度达到较大值，但添加量继续增大到10%时，静曲强度出现下降；添加W型（膏状）改性剂后，试件的静曲强度随改性剂添加量的增加整体呈上升趋势。由数据分析可知粉状改性剂效果好于膏状改性剂，且较优方案为D型改性剂，添加量8%。
2.1.2角蛋白改性剂对内结合强度的影响
添加两种角蛋白改性剂后压制吸塑门板测定的内结合强度结果如图3所示，D型和W型改性剂对内结合强度的影响趋势并不相同。内结合强度随D型角蛋白添加量的增加略微上升，当增加到10%时，内结合强度有大幅度的增强达到0.94MPa；W型改性剂的添加量为4%时内结合强度较大，仅为0.84MPa，当添加量很过4%后内结合强度逐渐下降。因此，确定较优方案为D型改性剂，添加10%。
2.1.3角蛋白改性剂对表面结合强度的影响
图4所示是添加了两种角蛋白改性剂的吸塑门板的表结合强度。由图可知，对于粉状改性剂，随着添加量增加，表结合强度整体呈上升趋势。由数据分析可知较优方案为10%。对于膏状改性剂，当添加量很过4%以后，随着改性剂的添加量增加，表结合强度逐渐下降。综合所有数据分析：较优方案为D型角蛋白改性剂，添加量10%。
2.1.4角蛋白改性剂对吸水厚度膨胀率的影响
图5是角蛋白改性剂对板材吸水厚度膨胀率的影响结果，可以看m随着改性剂添加量的增加，吸水厚度膨胀率也整体呈上升趋势。当添加量小于8%，W型添加剂吸水厚度膨胀率明显大于D型添加剂，由数据分析可知，较优方案为D型添加量20/0。随着改性剂添加量的增加，很过一定范围后，吸水厚度膨胀率整体呈下降趋势。
另外，可以看出整体上的结果数据都比标准（企业标准QfHDHBM.01-2011）吸水厚度膨胀率I5%高，这可能是纤维自制施胶导致胶黏剂分布不均匀，板材的有些部分不是胶黏剂接合导致的板坯结构松散引起的。
2.1.5角蛋白改性剂对甲醛释放量的影响
甲醛释放量是衡量人造板物理性能非常重要的指标，该性能的优劣直接影响其实际使用效杲，从图6中可以看出，粉状（D型）改性剂比膏状（W型）改性剂的降醛效果好。随着角蛋白添加量的增加，吸塑门板的甲醛释放量呈明显下降趋势，不添加角蛋白时，甲醛释放量高达10mg/100g，吸塑门板等级为E，级；角蛋白添加量增加到6%时，甲醛释放量分别减少为2.8和3.2mg/100g，吸塑门板等级为E。级；当添加量到10%时，甲醛释放量数值分别达到0.89和1mg/100g,模压纤维板等级为很Eo级（大亚集团标准）。从该图可以推断m，角蛋白能够很好地捕捉到游离醛，而角蛋白之所以能够吸收游离醛，是因为其含有丰富的氨基衍生物，它与甲醛的反应机理同尿素与甲醛的反应机理相似。
2.1.6提高角蛋白改性脲醛树脂胶黏剂吸塑门板耐水性的实验
为了提高模压纤维板的耐水性能，加入自主研制的防水剂（不饱和二元酸与多元醇按质量比3:1混合）研究对其耐水性能的影响，以确定在保证吸塑门板吸水厚度膨胀率合格条件下的较优方案，试验结果见图7。
随着防水剂的添加量增加，吸水厚度膨胀率逐渐下降，吸塑门板耐水性能提高。综合考虑各因素，防水剂添加量较优方案确定为6%。
2.2对比试验结果分析
D、W型角蛋白均添加8%，压制吸塑门板浏定静曲强度和表结合强度，添加10%测定内结合强度和吸水厚度膨胀率，同时与未添加改性剂(N)压制的模压板材的主要性能指标进行对比试验，结果如图8所示。
由静曲强度的对比值可知，添加角蛋白改性剂后板材的静曲强度高于未添加改性剂的板材。其中，添加了D型角蛋白改性剂的静曲强度略高于W型，综合来看，较优方案为D粉状。
对于内结合强度来说，添加改性剂后板材的内结合强度略高于未添加改性剂的板材，其中，添加了粉状改性药剂板材(D)的内结合强度略高于添加了膏状改性剂 板材(W)的内结合强度。综合来看，较优方案为D粉状。
表面结合强度的变化趋势与内结合强度类似，添加角蛋白改性剂的板材表结合强度略高于未添加改性 剂的板材(N)，其中，添加了粉状改性剂板材(D)的表 结合强度略高于添加了膏状改性剂板材(W)的表结合强度。综合来看，较优方案为D粉状。
由模压板材吸水厚度膨胀率的对比结果，可以看 出添加了角蛋白改性剂的板材的吸水厚度膨胀率低 于未添加角蛋白改性剂板材(N)的吸水厚度膨胀率 值；改性剂的添加降低了模压门板吸水厚度膨胀率， 其中，添加粉状改性剂的板材吸水厚度膨胀率也低于 膏状改性剂，并且两者的数值都高于15%。综合来看， 较优方案为D粉状。添加改性剂后力了满足企业标准Q/HDHBM.01-2011的吸水厚度膨胀率小于15%的要求，必须通过添加防水剂提高吸塑门 板的防水效果。
1)角蛋白改性剂的添加提高了模压纤维板的力学等模压板材的基本性能，进一步提高了吸塑门板的质量。
2)在提高吸塑门板的力学性能方面，粉状角蛋白改性剂比膏状角蛋白改性剂效果更好。
3)从添加自制防水剂对吸塑门板吸水厚度膨胀率影响来看，随着防水剂添加量的增加，模压板材吸水厚度膨胀率数值逐渐下降，为提高吸塑门板耐水性能，综合考虑各方面因素，防水剂添加量较优方案为6%。
4)粉状(D)角蛋白改性剂降醛效果好于膏状(W)角蛋白改性剂。随着角蛋白添加量的增加，模压纤维板的甲醛释放量明显下降，角蛋白改性剂添加量为6%时，甲醛释放量分别减少到2.8和3.2mg/100g，模压纤维板等级为Eo级;当添加量增加到10%时，甲醛释放量仅0.89和1mg/100g，模压纤维板等级为很Eo级。
5)根据试验结杲综合分析，得出制作较佳力学性能吸塑门板的方案为粉状改性剂添加量10%。
