一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法

本发明涉及生物质利用，特别涉及一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法的制备方法。

背景技术：

1、2021年，中国蘑菇产量达到了4130万吨，占全球蘑菇产量的70％。因此，这个多产的行业每年产生约2亿吨蘑菇基质(ms)，也叫菌棒。菌棒是一种圆柱形袋，用于接种各种类型的食用菌，包括羊肚菌、蘑菇和草菇。通常，菌棒由棉籽壳、木屑、玉米芯、各种农业副产品和残留物等材料的混合物组成，并按比例细心组合。食用菌在基质上生长过程中，纤维素和半纤维素成分逐渐分解。因此，废弃菌棒的主要化学成分是木质素，其表现出显著的分解抗性。

2、到目前为止，废弃菌棒的利用率明显不足。通常，废弃菌棒的处理方法包括丢弃、焚烧或填埋等做法，所有这些都会带来土壤和水污染的风险。或者，它也被用作动物饲料或肥料。然而，废弃菌棒管理中的另一个问题是，它在处理、堆放和运输过程中会散发出难闻的气味。为了应对这些关键挑战，并致力于促进对环境负责的废弃菌棒处理，我们的主要目标是研究其在木材复合材料生产中的利用潜力。这项工作旨在为废弃菌棒提供大规模、增值的应用。

3、中密度纤维板(mdf)是一种应用广泛的建筑，以其多功能性和强度而闻名。通常，mdf是通过机械或化学处理将木材或其他植物材料粉碎成纤维粉末来生产的。这些纤维粉末随后通过高温高压热压成型为mdf片材。然而，mdf的结合强度和机械特性不能仅仅依赖于纤维之间的氢键。因此，mdf的制造过程需要结合粘合剂和防水剂。

4、食用菌对菌棒碳水化合物成分已充分消化，废弃ms具有更高的木质素含量。木质素是一种包含苯基丙烷单元的聚合物，它将纤维素和半纤维素包裹在植物内，起到粘合剂的作用，并赋予纤维机械弹性。木质素是一种热固性聚合物，在高温下表现出软化行为。受高温时，木质素具有作为天然粘合剂的潜力。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，该方法的目的在于为废弃菌棒的再利用提供一种新的途径，减少废菌棒任意丢弃对生态环境造成污染。同时采用废弃菌棒制备中密度纤维板，节约制备纤维板原料成本，同时因废弃菌棒独特的性质，使其既作为生物粘合剂也作为防水剂，减少纤维板制造过程中粘合剂和防水剂的使用量，可产生较好的经济效益。

2、为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将废弃菌棒用机器碾压处理，使菌棒裂开，便于水分渗透；

5、(2)配制0.5～1％w/v浓度的硼砂溶液；

6、(3)将步骤(2)配制的溶液喷洒在步骤(1)碾压后的废弃菌棒上，施用比例为菌棒干重的50～200％，并适当翻动，以保证菌棒均匀充分润涨；

7、(4)将步骤(3)充分润涨后的废弃菌棒进行蒸汽爆破处理；

8、(5)将步骤(4)蒸汽爆破后的菌棒进行盘磨，使菌棒中的纤维分散，并加入适量水对盘磨后的纤维进行冷却并稀释纤维；

9、(6)将纤维分散后的菌棒纤维在空气中或热风干燥；

10、(7)将酚醛胶粘剂用乙醇溶解，然后与干燥后的菌棒纤维进行混合，得到混合物，酚醛胶黏剂用量为干燥菌棒质量的0～5％；

11、(8)将步骤(7)的混合物在空气中暴露，让部分乙醇挥发；

12、(9)然后把步骤(8)的原料放入热压机中，压力控制在20mpa，控制温度在150～190℃，热压时间10～30分钟，制备得到菌棒基中密度纤维板。

13、优选地，废弃菌棒润涨时间至少8h，蒸汽爆破处理效果较佳。

14、优选地，蒸汽爆破处理废弃菌棒的最佳条件为：蒸汽压力1mpa，保压时间300s。

15、优选地，纤维分散时盘磨的间隙调整为0.2mm，稀释后纤维浓度控制在15～25％。

16、优选地，干燥的菌棒纤维含水率在15～30％。

17、本发明将利用蒸汽爆破预处理技术对菌棒纤维进行分散，同时，对木质素进行再分散和活化，最后把纤维化的菌棒原料经过与胶料的混合并热压，利用菌棒木质素含量高的特点，以及食用菌和蒸汽爆破对木质素的活化功能和蒸汽爆破的分散作用，以及热压对木质素的缩合作用，得到满足优质中密度纤维板质量要求的菌棒复合物，再利用所述菌棒复合物制备机械强度高和水稳定性优异的中密度纤维板。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明提供了一种规模化利用废弃菌棒的应用途径，充分利用了废弃菌棒含有的丰富木质素，使其既作为生物粘合剂也作为防水剂，减少中密度纤维板制造过程中粘合剂和防水剂的使用量。同时，可防止废菌棒任意丢弃对生态环境造成污染。

20、(2)本发明利用蒸汽爆破技术，在分散纤维的同时，也把木质素均匀的分散，特别是蒸汽爆破形成的木质素聚集体对木质素有活化作用，有利于后续的热压时使木质素缩合成型，可制得机械强度高和水稳定性优异的中密度纤维板。

21、(3)将废菌棒制用于制备中密度纤维板，节约原料成本，同时废物再利用，可产生较好的经济效益。

22、(4)在菌棒润涨的时候加入硼砂不仅可以使最终产品具备防腐功能，我们还发现适当硼砂的加入可以促进水分在纤维细胞壁的润涨，从而使得蒸汽爆破的效果更好。

技术特征：

1.一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤3中废弃菌棒浸泡在水中的时间大于等于8h。

3.如权利要求1所述的一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤4中蒸汽爆破处理废弃菌棒的蒸汽压力1mpa，保压时间300s。

4.如权利要求1所述的一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤5中盘磨的间隙为0.2mm。

5.如权利要求1所述的一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤5中稀释后纤维浓度控制在15～25％。

6.如权利要求1所述的一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，其特征在于，所述步骤6中干燥后的菌棒纤维含水率为15～30％。

技术总结本发明提供一种基于废弃菌棒的中密度纤维板的制备方法，涉及生物质利用领域，包括步骤：(1)将废弃菌棒用机器碾压处理，使菌棒裂开；(2)将碾压后的废弃菌棒喷洒硼砂溶液充分润涨；(3)将润涨后的废弃菌棒进行蒸汽爆破处理；(4)爆破后的菌棒进行盘磨，使菌棒中的纤维分散，并加入适量水对盘磨后的纤维进行冷却并稀释纤维；(5)将纤维分散后的菌棒纤维干燥；(6)将酚醛胶粘剂用乙醇溶解，与干燥后的菌棒纤维进行混合，得到混合物；(7)将混合物中的乙醇挥发；(8)将挥发后的原料放入热压机中热压制备得到菌棒基中密度纤维板。本发明既可减少废菌棒造成环境污染，同时可制得抗菌、机械性能较好的中密度纤维板，具有良好的经济效益。技术研发人员：宋君龙,王梓鑫,郭家奇,朱文远受保护的技术使用者：南京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/2/1