竹材密实化及其密实机理的研究
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摘要
本文通过对毛竹材(Phyllostachys pubescens)进行微波软化处理,然后通过热压密实的方法将其压缩,并对压缩后竹材样品的化学成分、结晶度、表面接触角进行分析和扫描电镜观察。并且对竹材进行三聚氰胺树脂浸渍处理,然后进行热压密实,将其与直接密实的竹材进行密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、吸水厚度膨胀率的比较。得出:(1)竹材采用微波软化,软化功率350W,时间4～5min,软化后竹片含水率约为20%。软化处理效果好。(2)竹材压缩率对其吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率的影响较显著,随压缩率的增加吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率逐渐增大。(3)热压温度对吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率也有一定的影响。温度越高其吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率越小,并且随着温度升高,竹龄越短其吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率越小。(4)热压定型时间对吸水厚度膨胀率和压缩变形恢复率无明显影响。(5)竹材在经过热压处理后,其密度、静曲强度和抗弯弹性模量均得到提高。(6)未经过树脂浸渍的竹材在热压压缩率为10%-20%之间时,竹材的密度在0.8～1.0g/cm~3左右,弹性模量在8GPa～10GPa之间,抗弯强度在150MPa-200MPa之间。密度比素材提高了25%～50%左右,弹性模量比素材提高提高了30%～55%左右,抗弯强度比素材提高了30%～55%左右。(7)经过树脂处理的竹材经过相同条件的热压后,在压缩率为20%左右密度、弹性模量和静曲强度分别达到0.95g/cm~3,15GPa和227MPa。分别比未压缩材提高了36%,116%,74%。(8)通过吸水厚度膨胀率的比较可知,树脂处理后的竹材压缩后,在压缩率小于10%时,其吸水厚度膨胀率比未处理材相比小66.6%,在压缩率为10%～15%时,与未处理材相比小63.2%。(9)经过微波软化处理热压密实后的竹材其抽提物含量明显比未处理材减少。(10)密实后的竹材其结晶度比未处理材增大,在温度为120℃-200℃之间变化时随着热压温度的升高,结晶度呈增大的趋势,一般来说结晶度越大,强度越大。(11)通过对竹材表面接触角的分析,可以得出竹材在经过微波软化、热压处理后,表面自由能比未处理材增大。
This thesis study the bamboo which was treated with microwave heating and hot pressing.The chemical composition,crystallinity,the surface wettability and SEM observing of compressed bamboo were analyzed.The melamine resin adhesive were impregnated in the bamboo and pressed it.The density,MOR,MOE,the index of thickness swelling were compared between bamboo and pressed bamboo.The result indicated:(1)The optimum technology parameters of microwave is 350w in heating power;4-5min in heating time;20%in moisture.(2)The influence of compression rate to the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency were remarkably. The thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency is increased with the increase of compression rate.(3)Hot compressing temperature and the age of bamboo is affected the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency in a certain degree.The high of hot compressing temperature and the young of age,the decrease of thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency.(4)Compressed time affected the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency were insignificant.(5)After hot compressed,the index of density,MOR,MOE of bamboo is increased.(6)Through the hot pressing,when the compression rate is 10%～20%,the density of no-treated bamboo is 0.8-1.0g/cm3,MOR is 8-10Gpa,MOE is 150-200Mpa.Compared to the no pressed bamboo,the density is increased 25%-50%,MOR is increased 30%-55%,MOE is increased 30%-55%.(7)The resin treated bamboo through the hot pressing,when it's compression rate is 20%,the density is 0.95g/cm~3,MOR is 15Gpa,MOE is 227Mpa.Compared to the no pressed bamboo,is respectively increased 36%,116%,74%.(8)Compared to the untreated bamboo, the thickness swelling of the resin treated bamboo through the hot pressing,when it's compression rate is 10%,the index reduced 66.6%;when its compression rate is 10%-15%,the index reduced 63.2%.(9)Through the microwave heating the extraction is reduced to the untreated bamboo.(10)The crystallinity of compressed bamboo is increased,when the temperature increased,the crystallinity increased,the mechanics strength increased.(11)Through the surface contact angle of bamboo,the result indicated after microwave heating,the surface free energe increased.
This thesis study the bamboo which was treated with microwave heating and hot pressing.The chemical composition,crystallinity,the surface wettability and SEM observing of compressed bamboo were analyzed.The melamine resin adhesive were impregnated in the bamboo and pressed it.The density,MOR,MOE,the index of thickness swelling were compared between bamboo and pressed bamboo.The result indicated:(1)The optimum technology parameters of microwave is 350w in heating power;4-5min in heating time;20%in moisture.(2)The influence of compression rate to the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency were remarkably. The thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency is increased with the increase of compression rate.(3)Hot compressing temperature and the age of bamboo is affected the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency in a certain degree.The high of hot compressing temperature and the young of age,the decrease of thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency.(4)Compressed time affected the thickness swelling and compressive deformation recovery efficiency were insignificant.(5)After hot compressed,the index of density,MOR,MOE of bamboo is increased.(6)Through the hot pressing,when the compression rate is 10%～20%,the density of no-treated bamboo is 0.8-1.0g/cm3,MOR is 8-10Gpa,MOE is 150-200Mpa.Compared to the no pressed bamboo,the density is increased 25%-50%,MOR is increased 30%-55%,MOE is increased 30%-55%.(7)The resin treated bamboo through the hot pressing,when it's compression rate is 20%,the density is 0.95g/cm~3,MOR is 15Gpa,MOE is 227Mpa.Compared to the no pressed bamboo,is respectively increased 36%,116%,74%.(8)Compared to the untreated bamboo, the thickness swelling of the resin treated bamboo through the hot pressing,when it's compression rate is 10%,the index reduced 66.6%;when its compression rate is 10%-15%,the index reduced 63.2%.(9)Through the microwave heating the extraction is reduced to the untreated bamboo.(10)The crystallinity of compressed bamboo is increased,when the temperature increased,the crystallinity increased,the mechanics strength increased.(11)Through the surface contact angle of bamboo,the result indicated after microwave heating,the surface free energe increased.
引文
[1]徐有明 郝培应 竹材性质及其资源开发利用的研究进展 东北林业大学学报2003,31(5)
[2]张齐生 竹类资源加工的特点及其利用途径的展望 中国林业林产 2004,(1):9-11
[3]张齐生 以竹代木 以竹胜木 中国木材 1990,4(4):31-34
[4]张齐生 孙丰文 我国竹材工业发展展望 林产工业 1999,26(4):3-5
[5]江泽慧 世界竹藤 沈阳:辽宁科学技术出版社 2002,9
[6]张齐生.科学合理地利用我国的竹材资源.木材加工机械.1995,(4):23-27
[7]刘君良 江泽慧等 人工林软质木材表面密实化新技术 木材工业 2002,16(1):20-22
[8]Jiadal U.C.Tensile strength of bamboo fiber-reinforced plastic composition with different stacking sequences.Bamboos Current Research,2001,(1):231-234
[9]于文吉,江泽慧.竹材特性研究及其进展.世界林业研究,2002.15(2):50-55
[10]刘君良 刘一星 杨木、柳杉表面压密材的研究 吉林林学院学报 1998,14(2):21-24
[11]陆文如 强化竹材的开发和应用 竹子研究汇刊 1997,16(4):21-23
[10]曾其蕴 鲍贤鎔 压缩竹材的研制及性能 林业科学 1994,30(3):253-257
[11]唐君畏 整形竹的研究-制作技术 林产工业 2004,31(2):23-25
[12]唐君畏 整形竹的研究-物理力学性能 林产工业 2004,31(4):28-31
[13]陈钟叶 压缩竹材制造工艺
[14]杜官本 华毓坤 微波等离子体处理木材表面光电子能谱分析 林业科学 1999,35(5):104-109
[15]#12
[16]李大纲 李坚 木材微波加热过程中表面温度和干燥速度 东北林业大学学报2003,31(6):18-19
[17]张齐生,孙丰文 竹木复合结构是科学合理利用竹材资源的有效途径.林产工业,
[18]李世东,许传德 中国竹业发展历程与21世纪发展战略.竹子研究汇刊,1998,19(1)
[19]唐永裕 中国竹材加工利用的现状及发展.中国热带地区竹藤的发展(论文集第6卷).北京:中国林业出版社,2001
[20]张齐生 孙丰文 我国竹材工业的发展展望.面向二十一世纪中国木材工业发展问题研讨会论文集.1995,福建
[21]Galperin.A.S.Et al.Manufacturing and properties of modified wood.Holzforschung.1995.No.49.45-50
[22]Gerardin,P.Et al.Reaction of wood with isocyanates generated in situ from Acyl Azides.Holzforschung.1995.No.49.79-81
[23]R.Yasuda,K.Minato,M.Norimoto.Chemical modification of wood non-formaldehyde
[24]井上雅文,则元京 软质针叶树材の表面层压密化处理第Ⅰ报.木材学会志,1990.36(11):969-975
[25]井上雅文,则元京 软质针叶树材の表面层压密化处理第Ⅱ.Ⅲ报.木材学会志, 1991.37(3)
[26]赵钟声,刘一星,井上雅文 水蒸汽处理对五种树种压缩变形恢复率力学性能影响的研究 林业机械与木工设备 2003,31(5):23-27
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[28]马世春 蒸汽处理改善木材尺寸稳定性初探 木材工业,1998,12(5):36-38
[29]欧阳明八 木材的压缩 北京木材工业 1984,14(3):13-21
[30]欧阳明八 木材的尺寸稳定性 北京木材工业 1983,10(3):13-20
[31]唐辉等 几种云南本地木材的密实化改性研究 化学世界
[32]李军 微波加热软化木材的弯曲工艺的研究 林产工业 1998,25(6):4-6
[33]李文珠 林卫军 张文标 木材软化机理初探
[34]刘亚兰 李庆峰 压缩木制造技术的研究概述 林业科技 2003,30(1):35-37
[35]井上雅文 压缩木研究现状与今后展望
[36]周芳纯 竹材的化学性质 竹林培育和性质
[37]李民栎 竹材化学组成和半纤维素结构性质 中国造纸,1990,6(3):56-59
[38]张齐生,关明杰,纪文兰 毛竹材质生成过程中化学成分的变化 南京林业大学学报 2002,26(2):7-10
[39]王金满 刘一星 抽提物对木材渗透性影响的研究 东北林业大学学报 1991,19(3):41-47
[40]郑蓉 不同海拔毛竹竹材化学组成成分分析 浙江林业科技 2001,21(1):17-20
[41]张宏健 王文久 杜凡 云南4种典型材用丛生竹的化学成分 云南林业科技1998,4:75-77
[42]陈茜文 湖南主要树种木材的化学成分分析 中南林学院学报 1995,15(2):190-194
[43]刘洪谔等 几种杨树木材化学成分分析 浙江林学院学报 1995,12(4):343-346
[44]林金国 董建文 麻竹材化学成分的变异 植物资源与环境学报 2000,9(1):55-56
[45]柴文淼 朱光泉 毛竹化学成分的测定
[46]陈友地等 十种竹材化学成分的研究 林产化学与工业 1985,5(4):32-39
[47]刘云飞 潘惠新 阮锡根 用X射线密度计测定木材年轮的含水率分布 南京林业大学学报,1996,20(3):69-72
[48]潘惠新 阮锡根 黄敏仁 单色软X射线木材密度计的研制 南京林业大学学报1996,20(3):6-10
[49]阮锡根 王婉华 潘彪 应压木纤维结晶度的分布及其理论分析 理学X射线衍射仪用户协会论文选集 1996,9(1):56-58
[50]张逸民 杜宝石 C R硫化胶结晶度的X射线衍射分峰计算法 橡胶工业 1998,45(9):524-527
[51]范雄 源可珊 高聚物结晶度的X-射线衍射测定 理化检验 1998,34(12):17-19
[52]孙成志 谢国恩 泡桐属木材的微纤丝角和结晶度
[53]闫昊鹏.木材与苯乙烯接枝共聚过程中化学官能团和表面极性的变化.木材工业,1999,13(6)
[54]闫吴鹏等.木材表面非极性化原理的研究-木材乙酰化过程中化学官能团的变化.木材工业,1999,13(4)
[55]闫昊鹏等.木材表面非极性化原理的研究-木材乙酰化过程中化学宫能团的变化.木材工业,1999,13(4)
[56]闫昊鹏等.木材酯化及接枝共聚处理对木材表面自由能影响的研究.林业科学,2001,37(2)
[57]于文吉.竹材表面性能及力学性能变异观律研究.中国林科院博士论文.2001.9
[58]江泽慧,于文吉.探针法测定竹材表面粗糙度.木材工业,2001,15(5)
[59]Jiang Zehui,Yu Wenji.Study on the Wet ability of Bamboo by Measurement of contact angle.Journal of Chinese Forestry Science and Technology,2002
[60]江泽慧 于文吉 余养伦 竹材表面润湿性研究 竹子研究汇刊 2005,24(4):32-38
[61]李伟 刘方方等 接触角法在测定固体表面洁净度方面的应用 日用化学工业2006,36(1):34-37
[62]程瑞香 顾继友 落叶松、桦木和柞木木村表面的湿润性 东北林业大学学报2002,30(3):29-31
[63]鲍辅成 王正 郭文静 杨木和杉木木材表面性质的研究 林业科学 2004,40(1):131-136
[64]王宜等 液滴形状法测量纤维接触角的研究 合成纤维工业 2004,27(2):12-14
[65]王晓东 彭晓风 王补宣 动态湿润与动态接触角的实验 航空动力报 2005,20(2):214-218
[66]刘君良 李坚 刘一星 PF 预聚物处理固定木材压缩变形的机理 东北林业大学学报 2000,28(4):16-20
[67]Cherla B.Sastry.Bamboo-Timber for the 21st Century.IN BAR,2000
[68]Liese,W.The Anatomy of Bamboo Culms.INBAR,Beijing,1998
[69]R.Yasuda,K.Minato,M.Norimoto.Chemical modification of wood non-formaldehyde Cross-Linking reagents.Wood sci.Technol.1994.28(2):209-218
[70]赵钟声 井上雅文等 常压条件下温度对饱水试件压缩变形恢复率影响的研究林业机械与木工设备 2003,31(6):18-22
[71]杨霞 异氰酸酯树脂固定人工林杨木压缩变形的研究 吉林林业科技 2006,35(3):39-40
[72]李坚 英国欧洲赤松木材尺寸稳定化的研究 东北林业大学学报 1992,20(1):30-36
[73]刘君良 王玉秋 酚醛树脂处理杨木、杉水尺寸稳定性分析 木材工业 2004,18(6):5-8
[74]孙照斌 杨燕 顾烁百 龙竹的常压液体渗透性研究 林产工业 2005,32(1):17-19
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