糠醇树脂改性对重组竹性能的影响研究

【目的】竹材内含丰富的淀粉和糖类物质,易遭霉菌侵蚀,耐候耐久性差,探讨糠醇树脂改性对重组竹物理力学性能和防霉性能的影响,为重组竹糠醇树脂改性技术提供参考和借鉴。【方法】利用10%、20%、30%质量浓度的糠醇树脂加压浸渍竹束单元,对其进行改性处理,并采用"热进冷出"工艺制备重组竹板材,测量不同质量浓度糠醇树脂改性处理竹束的颜色和增重率,比较不同质量浓度糠醇改性重组竹材的吸水率、吸水厚度膨胀率、弹性模量、静曲强度、热稳定性、防霉性能和微观结构,检测了糠醇树脂在竹材样品中的显微分布,系统研究了糠醇树脂质量浓度对重组竹物理力学性能、热性能和防霉性能的影响规律。【结果】糠醇树脂改性处理使竹材颜色明显加深,尺寸稳定性、热稳定性和防霉性能显著提高,与对照材相比,改性竹材的色差可提高30.92%,吸水率可降低41.03%,吸水厚度膨胀率可降低46.34%,热失重率可降低75.38%,防霉等级可提高3个等级;糠醇树脂改性处理对重组竹的弹性模量影响不显著,但使其静曲强度最大可降低20.21%;随着糠醇树脂质量浓度的增加,改性竹材的颜色、尺寸稳定性、热稳定性、防霉性能均呈显著增加趋势,其静曲强度呈逐渐降低趋势。【结论】糠醇树脂改性重组竹具有优异的物理力学性能和防霉性能,20%糠醇树脂改性重组竹对霉菌的防治效力达到100%,可广泛应用于室外竹制品的制造。     

竹材糠醇树脂改性研究初探

采用两种不同溶剂的糠醇溶液对竹材进行浸渍改性,并对改性后的竹材的力学性能、尺寸稳定性、平衡含水率及防霉性能进行测试。研究结果显示:以乙醇为溶剂的糠醇溶液改性竹材平均增重率(WPG)为5.21%,顺纹抗压强度增加37.26%,抗弯强度和模量增加不显著;平衡含水率降低25.97%;75%湿度状态到绝干状态的抗干缩系数为8.72%,物理力学性能均优于以水做溶剂的配方。经糠醇树脂改性后竹材的防霉性能改善显著,能有效减缓霉菌生长速度,经表面擦拭后,改性后的竹材表面霉变现象不显著,而对照样有明显的霉斑,糠醇树脂改性至少能有效改善竹材的防霉性能。     

三聚氰胺-尿素-乙二醛树脂改性对橡胶木物理力学性能的影响

采用三聚氰胺、尿素和乙二醛合成一种环保型三聚氰胺-尿素-乙二醛(MUG)树脂,并以6种质量分数(5%、15%、25%、35%、45%、55%)浸渍处理橡胶木,通过加热聚合,在木材内部形成固体疏水树脂。试验结果表明,随着树脂质量分数的增加,改性材的增重率和密度均增大,吸水率和浸出率减小,抗胀缩率先增大后减小。SEM-EDX分析表明,MUG树脂分布在改性材的细胞腔和细胞壁中。与未改性对照试材相比,25%MUG树脂改性材的抗弯强度和弹性模量分别增大了19.9%、14.3%,顺纹抗压强度增大了19.2%。经MUG树脂改性后,橡胶木的尺寸稳定性等物理性能和抗弯强度等力学性能均明显提高。     

酚醛树脂改性竹材的物理力学性能及其微观形貌的荧光表征

为考察低分子量酚醛树脂改性工艺对竹材性能及其微观形貌的影响,采用常压浸渍法,以低分子量酚醛树脂的固含量和浸渍时间作为变量,分析这2个因素对改性前后竹材的增重率、密度、尺寸稳定性等性能的影响;采用荧光跟踪技术表征酚醛树脂在竹材微观结构上的分布。结果表明,随着固含量和浸渍时间增加,改性后竹材增重率和密度增大,在浸渍24 h后趋于平缓;抗弯强度上升趋势与增重率相似。同未处理竹材相比,抗弯强度明显增大;抗湿胀率明显提高。微观形貌的荧光分析表明酚醛树脂在竹材上主要分布在外表面,在竹材表面形成一层连续的酚醛树脂膜。随着固含量和浸渍时间的增加,酚醛树脂在竹材界面上的平均渗透深度越大,形成的酚醛树脂膜越厚。     

糠醇浸渍对杨木压缩材物理力学性能的影响

压缩密实化是提升低质木材品质的有效手段,但遇水回弹是其主要技术难题,本研究旨在探讨糠醇树脂浸渍实现压缩木定型与改性同步的技术可行性。以西南乡土树种乡城杨木材为对象,研究了糠醇浸渍处理对其压缩材吸水性、尺寸稳定性、颜色和力学性质的影响,并以后期热处理的影响作为对照进行比较。结果表明:糠醇浸渍增重44.8%,能降低压缩木吸水率63%,提升其尺寸稳定性,吸水厚度回弹率只有4.38%~5.97%;相比于未压缩杨木,糠醇浸渍压缩材的抗弯强度和表面硬度显著提高,增幅分别为89.1%和131.1%,但抗弯弹性模量只增加16.1%;糠醇浸渍的压缩材具有酷似热带硬阔叶材的深色,明度和黄蓝度降幅大;相比于后期热处理,糠醇浸渍对压缩材的定型效果略佳,且力学性质明显较优。因此,糠醇树脂浸渍技术不仅能良好固定压缩木变形,还可显著增强低质木材的力学性质,同时具有环境友好性。     

硅溶胶与GU/GMU树脂复合改性橡胶木的性能

【目的】采用硅溶胶与乙二醛-尿素(GU)/乙二醛-三聚氰胺-尿素(GMU)树脂混合溶液浸渍处理橡胶木,探究改性剂种类和浓度对橡胶木物理力学性能和热稳定性的影响,以扩大橡胶木的应用范围,提升橡胶木的附加值。【方法】以乙二醛、三聚氰胺和尿素为主要原料,分别合成GU、GMU树脂,与硅溶胶以不同比例配制成均一稳定的水溶性混合溶液。采用混合溶液浸渍处理橡胶木,并与硅溶胶改性橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能进行比较,通过热重(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪(FESEM-EDS)等手段,分析改性材的热性能、化学分子结构变化和微观构造。【结果】1)混合溶液改性材的增重率和尺寸稳定性随改性剂浓度增加而增大,当改性剂浓度相同时,S-GMU改性材的增重率和尺寸稳定性优于S-GU改性材; S-20%GMU改性材的增重率(28.32%)和抗胀缩率(42.02%)最大,相比S-20%GU改性材分别提高16.98%和14.40%。2)混合溶液改性材的抗弯强度随增重率增大而增加,S-20%GMU改性材的抗弯强度(114.96 MPa)相比S-20%GU改性材提高11.97%,弹性模量变化不大。3) S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强,S-20%GMU改性材残灰率分别是素材、硅溶胶改性材和S-20%GU改性材的5.25、1.20和1.12倍。4) S-GMU改性材在470 cm~(-1)和1 110 cm~(-1)附近出现Si—O—Si键和C—O—C醚键,说明硅溶胶和GMU树脂能够进入木材;同时,改性材在1 656 cm~(-1)和1 510 cm~(-1)处波峰强度下降,说明改性材的木质素和碳水化合物发生一定程度降解,其中S-20%GMU改性材降解程度最低。5)改性剂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-20%GMU改性材中Si元素较多,Si元素与混合溶液分布均匀,改性剂浸渍效果更好; S-20%GMU改性材中N元素含量增多,说明GMU树脂能够进入木材。【结论】1)硅溶胶与GU/GMU树脂混合溶液浸渍处理橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能均优于硅溶胶改性材,且相同质量分数S-GMU改性材的性能优于S-GU改性材; 2)硅溶胶和GMU树脂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强。     

毛竹竹材物理力学性能研究

为了解不同竹龄毛竹生材含水率、线性干缩率、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等物理性能,对其加工应用的影响,笔者以2-7年生毛竹为材料进行研究,结果表明：竹材的生材含水率、气干干缩率（弦向、径向、纵向）和全干缩率（弦向、径向、纵向）随着竹龄的增加呈减小的趋势;从基部到梢部竹材的生材含水率、线性干缩率均减小;竹材线性干缩率弦向＞径向＞纵向.竹材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均随着竹龄的增加呈增大的趋势,尤其是3年生竹材的这些物理力学性能与2年生差异显著,但3年后生竹材差异不大;从基部到梢部竹材的气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度逐渐增加.综合考虑毛竹的物理力学性能和竹林的经济效益,适合采伐的是3年后生竹材,锯截之后的竹材也应根据部位不同进行区分,以便于加工应用过程中合理利用,提高产品的理化性能和质量的稳定性.     

自制PF树脂不同处理对马尾松LVL性能的影响

采用自制的改性酚醛树脂浸渍处理松木单板,研究浸渍方式对其增重率和LVL性能的影响。结果表明:在30%PF树脂浓度,常温常压或加压条件下,增重率随时间的延长而增加;不同的浓度条件下,采用同一浸渍工艺,湿增重率先增后减,干增重率随浓度的增加而增加;增重率对LVL物理性能有明显影响,随着增重率的增大,单板层积材的密度逐渐增加,吸水厚度膨胀率(TS)与24 h吸水率逐渐下降。     

改性三聚氰胺脲醛树脂增强人工林杉木的性能

采用改性三聚氰胺脲醛(MUF)树脂和递进式逐级渗透处理工艺,对人工林杉木进行浸渍处理,制备增强改性杉木木材,并与未改性素材进行物理化学性能的对比分析。结果表明:改性材的绝干密度、抗弯强度和抗弯弹性模量均有所提高,吸水率降低,热稳定性提高;FTIR和SEM分析显示,改性剂被成功引入、填充,并固化于木材管胞和纹孔等孔隙中。     

塑化改性竹材的物理力学性能及防霉性能

为了改善竹材及竹制品防霉和防蓝变性能,同时提高竹材尺寸稳定性,以低分子量不饱和酸、脂溶液为塑化改性剂,通过真空加压浸渍处理工艺进行竹材改性处理,并对竹材的物理、力学及防霉性能进行测试。结果显示,改性后竹材的一次增重率达25.6%:尺寸稳定性和顺纹抗压强度大幅提高:对霉菌及蓝变菌的防治效力达100%。     

响应面法优化竹材糠醇浸渍改性工艺研究

采用竹束为原料,利用糠醇树脂对其进行改性处理,以响应面法考察糠醇浓度、浸渍压力和浸渍时间对竹束增重率和色差值的影响规律。结果表明:通过建立改性竹束增重率和色差值与糠醇浓度、浸渍时间和浸渍压力之间的二次多元回归模型,得到了最优的浸渍工艺条件:糠醇浓度、浸渍压力和浸渍时间分别为19%、0.4 MPa、45 min。经过试验验证,在预测的最优浸渍工艺条件下获得竹束的增重率和色差值的平均值为16.52%和57.13 NBS,与模型预测值相差4.5%和0.7%,误差率在合理范围内,说明该模型预测合理可靠。     

三聚氰胺脲醛树脂复配硼化物改性杨木的性能

采用硼酸、硼砂混合液,三聚氰胺脲醛(MUF)树脂及MUF树脂与硼酸、硼砂的复配改性剂处理人工林杨木,并对处理材的各项性能进行评价.结果表明:MUF树脂和MUF树脂复配硼化物的处理,均可显著降低木材的吸湿率,提高抗胀率、弹性模量和抗弯强度;3种改性材的氧指数均提高,点燃时间延迟,热释放速率、总热释放量、总烟释放量及CO产率均降低.以MUF树脂复配硼化物处理杨木的效果最优,杨木各项性能可全面改善.     

水性乙烯基单体接枝共聚改善杨木性能的研究

为探究环保的木材改性方法,以水溶性乙烯基单体甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)和N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为改性剂,处理速生杨木,并考察改性剂配比、浓度对改性材性能的影响。结果表明,改性剂HEMA与NMA的质量比为80∶20、浓度40%时,改性材增重率为40.46%,抗体积膨胀率为60.77%,抗弯强度和弹性模量分别提高20.19%和38%;且同样的改性效果时,该改性剂相比传统改性处理所需的处理温度低、用量少。     

天然有机物对速生杉木的改性研究

采用天然有机物对速生杉木进行改性处理,经过改性处理的杉木的力学性能有很大提高。随着增重率的增大,处理材的各项力学性能均有较大提高。当增重率超过50%,处理材的表面硬度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量提高将近1倍,表面耐磨耗性提高了3倍。这使杉木在力学性能上满足了木地板和家具面板制造的要求。     

糠醇树脂改性杉木的尺寸稳定性及力学性能北大核心

使用以水和乙醇为溶剂的糠醇溶液,分别对人工林杉木进行改性处理。结果显示:以乙醇做溶剂的糠醇溶液处理的杉木,增重率平均为34%,尺寸稳定性以及抗弯弹性模量、抗弯弹性强度,均优于以水为溶剂配方处理的杉木。     

糠醇树脂改性杉木的尺寸稳定性及力学性能

使用以水和乙醇为溶剂的糠醇溶液,分别对人工林杉木进行改性处理。结果显示:以乙醇做溶剂的糠醇溶液处理的杉木,增重率平均为34%,尺寸稳定性以及抗弯弹性模量、抗弯弹性强度,均优于以水为溶剂配方处理的杉木。     

不同竹龄麻竹材气干密度、力学性质及燃烧性能的比较研究

为进一步发掘麻竹材加工利用潜力,通过对不同竹龄、不同部位麻竹材的气干密度、力学性质、燃烧性能及其相关关系进行分析。结果表明:(1)竹龄对麻竹材气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释热速率、质量损失率、释烟总量及60、180、300 s比消光面积均有显著影响,而对抗拉强度无显著影响;(2)竹材部位对气干密度、顺纹抗拉强度、抗弯强度有显著影响,而对顺纹抗压强度、抗弯弹性模量无显著影响;(3)麻竹材顺纹抗拉强度:顺纹抗压强度:抗弯强度:抗弯弹性模量=3.06∶1.00∶2.63∶164.28;(4)麻竹材气干密度与顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、点燃时间、释烟总量、60 s比消光面积和300 s比消光面积呈显著正相关,且相关系数达到0.899~0.958。4 a生麻竹材的气干密度、力学性质及燃烧性能等指标渐趋基本稳定,利用简单易测的麻竹材气干密度能较准确预测评价麻竹材部分力学性质与燃烧性能。     

纤维素纳米纤维增强增韧酚醛树脂及其竹材胶合界面性能研究北大核心

针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。     

乙二醛-尿素树脂的合成及橡胶木改性应用

以不同量比合成乙二醛-尿素浸渍树脂(GU),开发环保型树脂用于橡胶木改性。结果表明,当乙二醛、尿素的量比(G/L)为1.6时,树脂合成反应完全,其固体含量、黏度、水溶性、储存期等综合性能良好。将该树脂调配成质量分数30%的溶液,用于浸渍处理橡胶木,与未处理材相比,改性材的弹性模量和抗弯强度分别提高了21.5%和32.6%,尺寸稳定性(ASE)达到65.9%,改性效果良好。     

冰醋酸/双氧水改性竹材物理力学性能及化学成分分析

【目的】为研究不同改性剂配比、冰醋酸浓度、处理时间和温度对竹材的顺纹抗弯强度、顺纹抗拉强度以及硬度的影响,测定其抗弯强度、抗拉强度及硬度改性处理前后变化,以期获得合适的铅笔板处理工艺。【方法】以毛竹(Phyllostachys edulis)为原料,采用冰醋酸与双氧水浸渍处理工艺,针对改性竹材的化学成分变化,通过XRD、FTIR、TG仪器对改性竹材的化学成分及改性效果进行了表征。【结果】改性竹材抗弯强度和抗拉强度分别随处理温度、冰醋酸和双氧水含量的升高而降低,相比于对照组抗弯强度平均降低44.5%,抗拉强度平均降低59.9%,硬度平均降低44.81%;TG和DTG热解峰值温度滞后,残渣率下降,说明内部冰醋酸含量增加,纤维素、半纤维素有部分被分解;经XRD分析表明改性竹材的结晶度下降约1.5%,结晶度随着处理温度的升高有所降低;在1 250～1 377 cm^-1区域的甲基、羧基吸收峰和3 415 cm^-1处羟基吸收峰的增强,表明竹材内部亲水基团增加。【结论】优选改性剂浓度配比为1∶1,处理温度为60℃,处理时间为24 h。