功能型改性剂对轻木性能的影响

以人工林轻木为研究对象,采用酚醛树脂和壳聚糖2种不同功能类型的改性剂对试件进行改性处理,并用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪对改性前后木材的相关性能进行表征,分析改性前后木材性能的变化。结果表明,PF树脂改性后,轻木的抗胀率和阻湿率达到30％左右,端面硬度、径面硬度和顺纹抗压强度分别提高29.7％,25.0％,50.0％;单位质量的壳聚糖对轻木力学性能的贡献是PF树脂的4～8倍。红外光谱图表明,改性剂与木材内部基团发生交联反应。X射线衍射仪测试表明,木材改性剂使木材结晶区域宽度均增加约0.2 nm,其中PF处理后轻木的相对结晶度提高4.0％,而壳聚糖处理后的轻木相对结晶度提高约12.2％。     

化学改性对速生杨木木材力学性能和天然耐久性的影响

利用低分子酚醛树脂(PF)、脲醛树脂预聚液(UF)和氨溶季胺铜防腐液对速生杨木木材进行化学浸渍改性,对处理前后试件的力学性能和防腐性能进行了测试与评价。试验结果表明:在试验范围内,氨溶季胺铜浸渍防腐改性处理对材料力学性能影响不大;PF浸渍改性材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别提高了97.1、83.4、125.5和37.0%;UF浸渍改性材对应力学性能指标分别提高了49.4、10.7、42.0和17.8%;试验所用速生杨木木材耐腐性能较差,属于II级,经过PF、UF和氨溶季胺铜防腐液浸渍改性,材料耐腐级别达到了强耐腐级,其中PF浸渍改性处理效果最好,处理材质量损失率从素材的18.7%降低到了2.9%,有效地提高了材料的防腐性能。从综合效果来看,低分子酚醛树脂预聚液浸渍改性处理是提高和改善速生杨木木材的力学性能和防腐性能的有效措施。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

【目的】研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考。【方法】在水蒸气保护下,经不同温度（160、180、200、220、240℃）、不同时间（1、2、3 h）处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能。【结果】随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1 h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1 h最高,3 h次之,2 h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小。【结论】高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

[目的]研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考.[方法]在水蒸气保护下,经不同温度(160、180、200、220、240℃)、不同时间(1、2、3h)处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能.[结果]随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1h最高,3h次之,2h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小.[结论]高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势.     

改性木材化学结构中碳价态变化的研究

以采自大兴安岭的落叶松为试材,从同一部位截取六个试样,将其中五个试样分别经过CCA、PCCA、CrO_3、DPB、Acet等五种不同的改性剂处理。然后,用日本岛津公司的ESCA750光电子能谱仪(即XPS),探知了木材经过以上五种处理前后C的价态分布。进而分析了C的价态分布的变化、羟基等四种基本基团的相对含量变化。并从其微观结构上的变化,对木材改性的处理机理做出了解释。     

高温高压蒸汽改性落叶松木材力学性能预测模型的建立

利用RBF神经网络和支持向量机两种算法建模,分析落叶松高温高压蒸汽改性工艺参数与其力学性能关系;以落叶松热处理的温度、相对湿度、处理时间3个主要工艺参数作为网络输入,建立了RBF神经网络和支持向量机预测模型,并对两者进行比较。结果表明:支持向量机模型,在网络建立结构、收敛速度和泛化能力上更具优势。     

MUG生物质树脂/硅酸钠木材改性剂的优化制备

【目的】通过优化葡萄糖/三聚氰胺/尿素树脂（MUG）的葡萄糖配比及MUG树脂与硅酸钠的配比,减少二氧化硅及葡萄糖羟基残留,以改善改性材吸湿、尺寸不稳定等问题。【方法】设置葡萄糖、三聚氰胺、尿素物质的量比为m∶1∶4（m分别为2,4,6,8,10和12）,根据红外解析树脂预聚程度,测定树脂黏度、固含量和水溶倍数等性能,筛选出优化MUG树脂的葡萄糖配比;将优化制备的MUG树脂与硅酸钠复配得5种改性剂：G₅S₂₅、G₁₀S₂₀、G₁₅S₁₅、G₂₀S₁₀、G₂₅S₅G代表MUG树脂,S代表硅酸钠,下标数值代表其在改性剂中的质量分数）,通过测定改性材黏度、pH值和改性材的密度、增重率、吸水率、尺寸稳定性、力学性能,优化MUG树脂与硅酸钠的复合配比。【结果】①随着葡萄糖增加,MUG树脂的黏度、固含量增大,水溶性好,储存更稳定。②红外分析表明,随着葡萄糖增加,MUG树脂在1 667 cm^-1处的酰胺羰基峰、在1 630 cm^-1处的酰胺N—H键弯曲振动峰均变小,在1 552和1 421 cm^-1处的亚氨基树脂特征峰、在770 cm^-1处的呋喃环特征峰均增强;当葡萄糖物质的量比增大至8以上时,上述吸收峰强度无明显变化,故葡萄糖物质的量比宜为8。③随着树脂含量增加,MUG树脂/硅酸钠改性剂的黏度增大、pH值降低,G₂₅S₅改性剂不稳定、易产生沉淀。④各组改性材中,以G₂₀S₁₀改性材的增重率最大、吸水率最低,径向、弦向、体积湿胀率最低;与素材相比,其密度提高了60.9%,浸水144 h时的吸水率下降35.4%;其径向、弦向、体积抗湿胀率分别为60.81%,34.20%和51.87%,抗弯弹性模量、抗弯强度和顺纹抗压强度均比素材明显提高。【结论】MUG树脂能有效抑制硅酸钠引起的吸湿和皱缩,二者的优化复配比例为质量分数20%树脂和质量分数10%硅酸钠。     

蔗糖/氮羟甲基树脂改性速生林木材的力学性能

以蔗糖为改性主剂、二羟甲基二乙烯脲(DMDHEU)为交联剂对人工速生林木材——杨树和辐射松进行改性处理,系统评价了蔗糖/DMDHEU水溶液真空加压浸渍和高温干燥固着处理对木材的表面能、胶合强度、抗弯强度、抗拉强度、握钉力、抗劈力等力学性能的影响。结果表明:与素材相比较,改性处理并不改变木材的表面自由能,木材的胶合性能未受影响。由于密度增加,改性杨木和辐射松的抗弯弹性模量提高了51%和84%,握钉力增加幅度达32%和115%。然而,改性处理导致木材的抗拉强度、抗剪切强度、抗劈力都有不同程度的下降。综上所述,该处理工艺获得的杨木和松木具有改善的粘、钉组装集成能力,但要避免用于承受高载荷的部件。     

纳米复合材料改性杨木木材的物理力学性能

为提高速生杨木材的力学性能,以酚醛（PF）树脂和纳米SiO2粉为主要改性剂,并使用偶联剂,利用减压-加压的方法浸渍处理杨木,并通过热压使处理剂在木材中固化,制成了改性木材。以密度、硬度和力学强度作为主要指标对改性材的性能进行了评价,结果表明：用不同质量分数的纳米材料和酚醛树脂混合液、以及不同压缩率对速生杨进行处理后,均能够提高木材的密度、硬度和力学强度。     

阻燃剂DPB改性木材的抗流失性和化学稳定性

采用阻燃剂ＤＰＢ对大青杨木材的阻燃性、抗流失性和体积稳定性进行了分析测定,并探讨了ＤＰＢ作为林青杨木材的阻燃剂的处理效果。研究结果表明：ＤＰＢ是一种性能较好的木材阻燃剂,但处理木材的ＤＰＢ易流失,且化学稳定性很低。与ＰＦ树脂复配,可以大大提高处理木材的抗流失性及化学稳定性。为了增强化学改性木材的体积稳定性、防腐性和力学强度,复配药剂,使处理木材的品质得到综合性功能性改良。     

ACQ-D防腐改性对速生杨木蠕变性能的影响

通过试验研究,分析室内常规环境条件下承受不同应力水平作用的速生杨木及其氨溶季胺铜(ACQ-D)防腐处理木材的蠕变规律,对试验数据进行拟合分析,得到蠕变变形曲线,建立速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变模型,并对不同受荷时间的速生杨木及其ACQ-D防腐改性材的相对蠕变变形进行预测。结果表明,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材蠕变变形规律相似,其蠕变变形均随着应力水平和受荷时间的增大而增大;由于ACQ-D不显著改变速生杨木的力学性能,速生杨木及其ACQ-D防腐改性材初始弹性变形接近,低应力水平下蠕变变形也相差不大,但ACQ-D防腐提高了速生杨木的吸湿性,从而导致高应力水平下防腐改性木材较大的相对蠕变变形。     

ACQ-D防腐改性速生杨木防腐剂的流失性试验研究

在已有木材防腐剂氨溶季胺铜(ACQ-D)研究基础上,结合其工业化防腐木材生产实际情况,比较分析了不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量和流失性的影响。结果表明,工业化真空-加压浸渍工艺条件下,调整防腐液质量百分数是获得防腐改性木材不同药剂沉积量的有效措施;不同木材初始含水率对防腐改性木材药剂沉积量影响不显著,在实验范围内,通过调整ACQ-D质量百分数,可得到不同药剂沉积量的改性木材;相同药剂沉积量的防腐改性木材,不同初始含水率ACQ-D防腐改性木材的药剂流失性规律相似;通过指数函数模拟,可得到ACQ-D防腐改性速生杨木木材药剂流失规律。     

高温热处理速生桉木材的疏水性能研究

【目的】揭示速生桉木材的疏水原因,提高速生桉木材的生物耐久性。【方法】速生桉木材分别经180％水蒸汽热处理1、2和4hA,测量接触角、粗糙度,进行FTIR分析、观察表面形貌特征,并对接触角、处理时间和粗糙度进行偏相关分析。【结果】未处理速生桉锯材表面接触角均值为86．57°,热处理锯材表面接触角均在1120以上。随着热处理时间的延长,接触角显著提高,接触角曲线变化趋于平稳有序。亲水官能团羟基在3415．37cm处出现吸收峰,未处理材的峰值吸光值为2．22,热处理1h后吸光值显著下降至1．38,热处理2和4h分别降低至1．34和1．30,降幅明显。亲水官能团羰基在1618．09cm。处出现吸收峰,未处理材的峰值吸光值为0．80,热处理1hA,吸光值轻微下降至0．72,热处理2和4h后均为0．66,下降不再明显。速生桉木材在高温状态下表面发生开裂、扭曲等,影响了表面的平整度,但粗糙度变化并无显著规律。粗糙度与接触角净相关系数为-0．050,完全不相关;接触角和处理时间偏相关系数为0．746,显著相关;处理时间和粗糙度低相关。【结论】经180％水蒸汽热处理后速生桉木材粗糙度与接触角变化无相关性,热处理时间对接触影响显著,热处理温度的提高会啬粗糙度,但不影响木材的疏水性能。     

速生杨密实材主要力学性能的检测

【目的】分析三倍体毛白杨木材压缩和树脂浸渍密实化处理的力学效果。【方法】三倍体毛白杨木材经不同压缩率(11%,20%,33%和50%)、压缩热处理时间(0.5,2,5和10 h)、不同含量酚醛(PF)树脂(5%,10%,15%,20%和30%)浸渍和浸渍后不同压缩率(11%,20%和33%)等处理后,测定其静曲强度、抗弯弹性模量和表面硬度的变化。【结果】三倍体毛白杨素材压缩后,其静曲强度和抗弯弹性模量均随压缩率的增大而提高,但接近最大压缩率时均下降;素材压缩(压缩率为33%)后以180℃空气加热处理10 h,静曲强度比同温度压缩保温0.5 h时下降约40%,抗弯弹性模量下降近50%,表面硬度下降约12%;用PF树脂浸渍处理后不经压缩,随PF树脂含量增加木材静曲强度提高幅度不大;用30%PF树脂浸渍后,当压缩率为33%时,其静曲强度、抗弯弹性模量和表面硬度分别比未压缩素材增加82.9%,98%和152%。【结论】毛白杨木材用20%~30%PF树脂浸渍处理后,再进行小幅机械压缩(压缩率<30%)的密实处理比较适宜。     

硼酸复配低分子酚醛树脂改性速生杨木阻燃性能研究

利用差示扫描量热仪、热重分析仪等仪器对硼酸复配低分子酚醛树脂(简称B-PF)的热性能进行表征,利用该树脂浸渍改性国产速生杨木,研究其对速生杨阻燃性能的影响。结果表明,在原料配比为n(苯酚):n(甲醛):n(硼酸):n(氢氧化钠)=1:1.9:0.3:0.3的条件下合成的B-PF,p H值为7.90,固含量为49.3%,固化温度为129.5℃,常温下储存期大于90 d,与酚醛树脂(PF)相比,B-PF颜色浅,用其制备的改性材能够较好地保持木材原有的色泽和纹理;升温至700℃时B-PF的残重率达到73.0%,较PF提高25.86%;B-PF固含量在20%以上时,改性速生杨木阻燃性能从易燃提高至难燃等级,固含量为40%的B-PF改性速生杨木的氧指数为43.4%,较未处理材提高1.28倍。     

速生意大利杨木防腐与强化复合改性

采用氨溶烷基铜铵(ACQ)防腐剂与脲醛树脂(UF)调制成的相溶复合改性剂,对速生意大利杨木进行一次性真空浸渍处理,使处理材力学性能提高并达到强防腐等级.优化工艺参数为:浸渍压力0.6 MPa、加压2 h、ACQ与UF的体积比为4∶1.处理后主要力学性能指标均提高22.46%以上.对浸渍材进行表面密实化优化工艺处理(压缩率为20%),各项力学性能指标均比素材提高52%以上.对浸渍材与ACQ处理材抗水、酸、碱抽提的抗流失性进行对比试验,前者比后者固着率提高0.84%以上.应用X射-线荧光光谱仪的Cu2+跟踪法,定量分析了浸渍材复合改性剂的含量分布和改性效果.     

复合硅改性热处理杨木的制备及性能

[目的]针对木材树脂改性剂释放甲醛不环保,无机改性材吸湿性高等问题,将廉价易得的硅石粉溶液化,再有机杂化,制得高渗透、环保、防火的水溶性木材复合硅改性剂,通过真空加压浸渍处理和热处理联合改性,可以有效提高木材的物理力学和阻燃等性能.[方法]分别制备硅油复合硅改性剂(SC2)和偶联剂杂化硅改性剂(HS2),对人工林杨木进...     

不同生长培育条件下人工林杨树木材性质的综合评价

以生长在3种长江滩地类型(江滩、洲滩、湖滩),3种栽植密度(3 m×4 m、4 m×5 m、5 m×6 m)下的3个品系速生人工林杨树木材[欧美杨无性系72杨(Populus×euramerica cv.I-72/58)、美洲黑杨无性系63杨(P.deltoides cv.I-63/51)和69杨(P.deltoides cv.I-69/55),以下简称72杨、63杨和69杨]为对象,在分析不同培育措施条件下人工林杨树木材材性的基础上,根据最终用途对杨树材性的要求进行评价,从而提出适宜于不同最终用途的最佳培育措施.结果表明,长江滩地杨树用于作建筑类材时,63杨和69杨为相对适用于作建筑类材的品系,3 m×4 m是培育建筑类材的最佳栽植密度;对于纸浆材来讲,洲滩上宜选择63杨,江滩和湖滩上宜选择69杨在4 m×5 m栽植密度下培育;对于单板类人造板材来讲,宜选择72杨和69杨以3 m×4 m栽植密度来培育.