干燥处理材的动态粘弹性

该文采用高温干燥、低温干燥和真空冷冻干燥3种干燥方法分别对杉木人工林木材进行干燥处理。用动态力学分析仪测定了3种干燥处理材在温度-120～250℃,测量频率1、2、5、10 Hz的动态粘弹性。结果表明:①储存模量和损耗模量均表现为高温干燥处理材最大,真空冷冻干燥处理材最小。②高温干燥处理材和低温干燥处理材的损耗模量温度谱中,从高温至低温方向可依次观察到3个力学松弛过程,其分子运动归属分别是木材细胞壁非结晶区中聚合物的微布朗运动、木材细胞壁聚合物分子的扭转振动和木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动。③真空冷冻干燥处理材的损耗模量温度谱可观察到4个力学松弛过程,新增加的松弛过程是由木素分子的微布朗运动引起的。这说明木材经过高温干燥或低温干燥处理,由于受到热的作用,木材细胞壁分子链之间可能发生了一定程度的交联,从而限制了木素分子的微布朗运动。      

木材动态粘弹性的含水率依存性

该文研究了不同含水率平衡态下杉木人工林木材的动态粘弹性质.测定的温度范围为-120~40℃,频率范围为0·5~10Hz.结果表明:①随着含水率增加,木材的贮存模量随温度升高而降低的程度增大.②在测定温度范围内观察到两个力学松弛过程,较高温度域的α力学松弛过程是由低分子量的半纤维素发生玻璃化转变引起的;低温域的β力学松弛过程是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动与吸着水分子的回转取向运动两者叠加而成.③力学松弛过程的损耗峰温度随着含水率的增加而降低,随着测量频率的增加而向高温方向移动.④力学松弛过程的表观活化能随着含水率的增加而减小.     

炭化温度对木材液化物碳纤维原丝微结构的影响

为了扩大木材的应用领域和降低碳纤维的成本,以木材液化物为原料,加入六次甲基四胺熔融纺丝,经甲醛和盐酸溶液固化处理后获得木材液化物碳纤维原丝,利用IR、XRD、拉曼光谱分析仪等初步揭示了木材液化物碳纤维原丝在炭化过程中微结构的变化。结果表明:炭化温度400℃以上,木材液化物原丝中出现了较明显的（100）衍射峰;炭化温度500℃以上在1 360 cm -1处附近出现D峰、1 595 cm -1处附近出现G峰;随炭化温度的提高,原丝内部微观结构逐步趋于有序化;炭化过程中,原丝分别在500和800℃时结构发生了两次大的改变,但代表芳环骨架振动的1 632、1454 cm-1处吸收峰在整个炭化过程中依然存在,表明木材液化物原丝是一种难石墨化的高分子材料。      

阻燃处理木材燃烧残余物的热分解特征

为了弄清楚阻燃处理木材燃烧残余物的热分解特征,将阻燃处理木材在模拟的典型火灾中燃烧后,取距燃烧表面不同位置的试样,采用热失重法研究了阻燃处理木材燃烧残余物的热分解过程,结果表明:①阻燃处理木材及其燃烧残余物的热分解开始温度没有明显的差别,未处理木材燃烧残余物的热分解开始温度比未燃烧木材高;②阻燃处理木材中阻燃剂的热分解峰值温度为200℃,随着燃烧过程的进行,归属于阻燃剂的峰消失;③阻燃处理木材燃烧残余物热分解温度曲线中,在230℃附近归属于半纤维素的峰消失,在210～240℃出现了一个缓慢的肩;④阻燃处理木材及其燃烧残余物的质量损失速度曲线主峰温度比未处理木材及其燃烧残余物降低100℃,质量损失速度大幅度减少;⑤阻燃处理木材在600℃时的热分解残存质量比未处理木材显著增大,随着燃烧时受热温度的增高,燃烧残余物热分解的残余质量显著增大;⑥阻燃处理木材及其燃烧残余物的热分解温度区间,与未处理木材及其燃烧残余物存在显著差异.      

汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力初探

为研究汽蒸处理过程中木材内部水分的迁移动力,在温度为100 和140℃ 下,分别对厚度为2、4、6 cm 的杨木 试件进行汽蒸处理,并对处理前后试件的质量,以及处理过程中木材内部温度场进行研究;另外,在温度为110℃ 下,对木材内部压力场进行研究。结果表明:汽蒸处理后,木材含水率均有所下降,而且处理温度越高,含水率下降 越多;当处理温度为100℃时,含水率下降量为23.0%;当处理温度为140℃时,含水率下降量达到78.27%;木材 内部温度随着时间的增加而升高,最后趋于稳定,当环境温度为100、140℃ 时,木材内部最高温度分别为92、110 ℃ ;建立了不同处理温度、时间与试件含水率下降量的关系模型,以及木材内部水分减少量的理论模型,所建模型 能够很好地模拟实际汽蒸处理过程。      

高温热处理对毛白杨木材化学成分含量的影响

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时间的延长,综纤维素和α-纤维素含量降低,而木质素含量表现出增加的趋势;处理温度比处理时间对毛白杨化学成分含量的影响更显著;综纤维素和α-纤维素含量发生显著变化的临界温度为200℃,处理时间为2h。另外,采用傅立叶红外变换光谱分析木材主要组分变化的原因,发现表征木材纤维素和半纤维素的官能团特征吸收峰强度减弱,而表征木质素的官能团特征吸收峰强度增强。采用多元回归分析方法,建立了毛白杨木材综纤维素、α-纤维素、木素含量损失率与处理温度、处理时间之间的数学回归模型,其决定系数均在0.9以上,在0.01水平上显著相关。可见,该模型可以预测出不同处理条件下热处理材化学成分含量的变化。     

高温高压过热蒸汽处理木材的热稳定性

以日本柳杉(Cryptomeria japonica D. Don)为试材,采用差热分析仪(附带DSC测试配置)对经温度为80、120、160、180℃,相对湿度分别为0、40%、60%、100%(80℃时最大相对湿度为80%)过热蒸汽处理后的试件进行了测试,探讨不同温度、不同相对湿度条件对木材热稳定性的影响.结果表明:高温高压过热蒸汽处理后的木材与未处理材的热分解机理基本相同;处理木材的温度越高,木材热分解所需温度也随之增高;高温高压过热蒸汽处理材的热稳定性好于未处理材,并随处理温度的升高而提高;相同温度条件下,相对湿度较低时处理的木材,其热稳定性好于相对湿度较高时处理的木材;相同相对湿度条件下,高温处理的木材,其热稳定性好于低温处理的木材.     

压缩强化杨木薄板动态热力学性能分析

对锯切木材薄板只用常温水浸泡至饱水状态后进行横纹压缩强化,利用动态热分析仪分析压缩前后的木材动态力学性能,讨论薄板在横纹压缩强化处理后的木材与素材表现出的力学特性差异;从动态变化的微观层面探讨常温水浸泡至饱水状态后,不经热软化预处理,直接进行薄板横纹压缩强化方法的可行性和有待改进、完善之处。试验结果表明:大青杨(P.ussuriensis)薄板压缩强化材的储存模量均出现明显次级松弛和主转变,次级松弛阶段压缩材储存模量值均高于素材,且随热处理时间增加储存模量缓慢下降,主转变阶段随热处理时间增加,储存模量下降速率加大;热处理时间为10、13、16 h的3种薄板压缩材均出现玻璃化转变温度大幅降低,损耗角正切值大幅下降;热处理时间10、13 h试件,主转变损耗模量峰值大幅度增加;玻璃化区域内热处理10、13 h的2种薄板压缩材试件储存模量值最高,动态力学性能最好。     

热处理过程中桉木水溶性抽提物迁移对材色的影响1）

为探讨桉木水溶性抽提物组分在热处理过程中迁移对材色的影响,对桉木弦切板试件进行热水抽提去除水溶性抽提物;然后在不同的温度和时间条件下,对去除水溶性抽提物的桉木试件进行抽提物迁移实验,分析不同时间和温度下抽提物在木材径向的迁移距离及迁移量,以及水溶性抽提物迁移对木材颜色的影响。研究表明：温度越高,抽提物迁移的速度越快;抽提物的迁移距离随时间延长而增加,在100℃,加热4 h时达到最大值51 mm。抽提物分子极性不同,与木材其它组分的吸附性能各异,在80℃下抽提物在木材中随水分的迁移比较均匀。抽提物在木材内的吸附随时间的延长趋于稳定状态。随着水溶性抽提物的迁移,木材的颜色加深,促进了木材纹理间颜色趋于均匀。     

热处理过程中桉木水溶性抽提物迁移对材色的影响

为探讨桉木水溶性抽提物组分在热处理过程中迁移对材色的影响,对桉木弦切板试件进行热水抽提去除水溶性抽提物;然后在不同的温度和时间条件下,对去除水溶性抽提物的桉木试件进行抽提物迁移实验,分析不同时间和温度下抽提物在木材径向的迁移距离及迁移量,以及水溶性抽提物迁移对木材颜色的影响。研究表明:温度越高,抽提物迁移的速度越快;抽提物的迁移距离随时间延长而增加,在100℃,加热4 h时达到最大值51mm。抽提物分子极性不同,与木材其它组分的吸附性能各异,在80℃下抽提物在木材中随水分的迁移比较均匀。抽提物在木材内的吸附随时间的延长趋于稳定状态。随着水溶性抽提物的迁移,木材的颜色加深,促进了木材纹理间颜色趋于均匀。     

浸注药剂热处理工艺对木材物理性能的影响

先用以氯化锌、磷酸二氢铵和复合铜盐为主要成分的3种药剂浸注马尾松Pinusmassoniana木材及桉树Eucalyptus木材,然后再进行热处理的工艺方法。通过对处理前后木材的力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了药剂在不同温度下对木材性能的影响情况。结果表明：热处理工艺能明显提高处理材的尺寸稳定性,但也会降低木材的抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）值。在同一温度下,浸注药剂后的热处理材比对照热处理材的体积湿胀率变化值（ASE）值增大了10％-45％;同时,该工艺对浸注药剂后的处理材的抗弯强度值降低较明显,而抗弯弹性模量变化则相对较小。3种药剂中,氯化锌热处理改善尺寸稳定性的作用最明显,其对抗弯强度、抗弯弹性模量影响亦是最大     

薄板木质材料剪切模量的动态检测

为实现薄板木质材料剪切模量的快捷检测,提出了一种悬臂梁自由振动的方法——悬振法,即通过测量试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率和衰减振动波形的对数减幅系数,来检测材料的剪切模量。利用自行研制的薄板类木质材料力学性能快速测量仪,对4种材质、6种规格的薄板木质材料试件进行了检测试验,且将测得的剪切模量与试件的弯曲弹性模量进行了相关性分析。结果表明:悬振法测得的剪切模量与材料弯曲弹性模量间存在非常显著的线性相关关系。      

比色法测定β-苯丙氨酸含量的研究

[目的]建立快速、准确的β-苯丙氨酸含量定量方法。[方法]依据α-氨基酸与茚三酮显色反应的原理,对比色法定量检测β-苯丙氨酸进行研究,探讨β-苯丙氨酸浓度、pH值、反应温度和时间对显色反应的影响。[结果]当β-苯丙氨酸浓度在480~620μg/ml时,显色反应颜色变化明显且显色较稳定,吸光值控制在0.05~1.00;当pH值在6~10时,显色反应颜色变化明显;当温度为90℃时,加热20 min左右即有明显的颜色变化。α-氨基酸与茚三酮显色反应最适的反应条件为pH值6.0、温度90℃、反应时间25 min。在480~620μg/ml范围内,β-苯丙氨酸含量与吸光值呈良好的线性相关关系。[结论]该方法具有操作简便、快速等特点,适用于一般实验室的样品分析及β-苯丙氨酸转化过程中的产品检测。     

荆条弯曲软化工艺条件研究

取相同跨高比且直径相近的荆条试样用不同方法、在不同工艺条件下进行软化处理,测试荆条试样的纵向抗弯强度、最大弯曲挠度、弹性模量等力学指标,以探讨最适软化工艺条件。结果表明:1）在水煮,100℃条件下,荆条处理2.5 h时,其弯曲挠度最大,软化效果最佳。2）用10%碳酸氢钠溶液、100℃处理荆条75 min,其抗弯弹性模量最小,软化效果最佳。3）用10%乙二胺溶液、60℃处理荆条1.5 h,其弯曲挠度最大,软化效果最佳。4）用20%尿素溶液、100℃,处理荆条1.5 h,其弯曲挠度最大,抗弯弹模最小,软化效果最佳。4种软化处理方法尿素处理方法软化效果最佳,其次是乙二胺处理方法。     

压力蒸汽热改性橡胶木的物理力学性能分析

为研究介质压力在木材高温热改性过程中的作用,采用压力蒸汽作为传热介质,于155℃/0.4 MPa,170℃/0.4 MPa,170℃/0.8 MPa处理条件对橡胶木进行热改性,测试热改性材的质量损失率、明度、抗弯强度、抗弯弹性模量等指标,探讨不同处理压力和温度改性橡胶木的物理力学性能变化。结果表明,在压强0.4 MPa条件下,155℃和170℃处理的试材,其各项性能可以达到或接近常压条件下更高温度热改性材的性能。介质压强由0.4 MPa增加至0.8 MPa,炭化橡胶木的质量损失率、颜色变化、抗弯强度损失均增大,说明压强越大,热改性程度越剧烈。介质压强对试材的热改性程度有显著影响,提高蒸汽压力可以在较低温度下加快橡胶木的炭化过程,实现木材的高效热改性处理。     

用自由振动法研究木材的动弹性模量

弹性模量是木材的重要力学性质。到目前为止,仅通过拉伸、压缩或弯曲试验测得了木材的静弹性模量。研究表明,木材在静载和动载下的弹性模量有所不同。作者通过试验摸索并参照有关文献,用自由振动法研究了椴木的动弹性模量。这为在动态情况下合理地使用椴木开辟了一个新的途径。试验表明,自由振动法是研究木材动弹性模量的一种简捷、快速、准确的测定方法。用该方法还可进一步研究不同种类木材的动弹性模量以及周围环境,例如温度、湿度等对木材动弹性模量的影响。     

30 mm厚斜叶桉锯材常规间歇干燥基准

  目的  产自澳大利亚的斜叶桉木材渗透性极低,常规干燥过程中极易开裂、皱缩,难以保证质量。本研究在常规干燥工艺中引入间歇处理,制定常规间歇干燥基准,缩短斜叶桉锯材干燥时间的同时提升其干燥质量。  方法  采用100 ℃试验法测定斜叶桉木材干燥缺陷等级,拟定干燥初终期条件。结合Keylwerth研究,用图表法得到初步常规干燥基准,干燥30 mm厚斜叶桉锯材。根据干燥初期锯材表面的皱缩程度,设置间歇处理,修订原基准。依据GB/T 6491—2012《锯材干燥质量》,从含水率梯度、弯曲、开裂程度、皱缩等方面评价锯材干燥质量。  结果  本研究中斜叶桉试件平均基本密度为（558 ± 21） kg/m3。综合弦切和径切试件测得的缺陷等级,评定斜叶桉木材干燥缺陷等级为初期开裂4级,内裂5级和截面变形5级。据此拟定30 mm厚斜叶桉锯材常规干燥基准的初始温度为46 ℃,初期干湿球温差为1.5 ℃,后期最高温度为67 ℃。干燥过程中试件平均含水率为37.7%、34.4%和24.4%时,观察到严重皱缩,做了3次间歇处理,处理时长分别为16、8和8 h。试件从61.0%的平均初含水率干燥到10.8%的终含水率,共耗时20 d,平均干燥速率为0.10%/h。试件厚度方向含水率偏差为0.70%,可见干燥缺陷指标中顺弯、翘弯、扭曲、纵裂、内裂均达到一级标准,但试件横弯和皱缩较严重,仅能达到三级标准。  结论  100 ℃试验法表明:由皱缩导致的截面变形为斜叶桉木材最为严重的干燥缺陷,且径切板的皱缩程度要大于弦切板。在依据100 ℃试验制定的初步干燥基准中加入间歇处理,能够较为有效地缓解和抑制皱缩。本研究中干燥的30 mm厚斜叶桉锯材仍然存在少量皱缩,未达到GB/T 6491—2012中锯材干燥质量二级指标。但是,干燥时间比传统的大气干燥 + 常规干燥的联合干燥方式减少约90%,且干燥质量有所提高。本研究推荐的常规间歇干燥基准可为斜叶桉锯材的实际应用提供科学依据。