竹/杨复合规格材制备工艺研究

研究以竹展平规格材和杨木单板为原料,以脲醛树脂为胶黏剂,采用竹黄-杨木-竹黄的组坯方式制备竹/杨木复合规格材,通过L9(34)正交试验,探讨涂胶量、热压温度、热压压力以及热压时间四因素对竹/杨复合规格材物理力学性能的影响。结果表明:热压温度对竹/杨复合材性能影响最大,其次是涂胶量和热压压力,热压时间影响最小。通过加权法得到的优化热压工艺参数为热压压力1.5 MPa、热压时间12 min、热压温度130℃、涂胶量(单面)240 g/m2。     

不同胶黏剂制备竹单板/泡沫铝夹芯板材性能研究

本研究以竹单板和多孔泡沫铝为原料，采用卡夫特AB胶、环氧树脂胶和酚醛树脂胶等三种胶黏剂将竹单板与泡沫铝黏合成型，制备竹单板/泡沫铝夹芯复合板材。探究了不同胶黏剂种类及施胶量对竹单板/泡沫铝夹板材力学性能、吸水性能和胶层形貌的影响。结果表明：采用水溶性酚醛树脂作为胶黏剂，施胶量为340 g·m^-2时所制备的板材，其静曲强度、弹性模量及胶合强度均达到最大值，24 h吸水厚度膨胀率和72 h吸水率达到最低值，竹单板和泡沫铝的胶合界面黏合更紧密，证明板材的综合性能最优，最适于工业化生产和实际推广利用。     

木质素改性脲醛树脂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响

针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。     

改性豆基蛋白胶黏剂的胶合工艺初探

以杨木单板为试材研究了改性豆基蛋白胶黏剂的胶合性能,采用单因素实验方法,探讨了改性豆基蛋白胶黏剂压制胶合板的胶合工艺。分析了热压温度、热压时间和涂胶量对三层杨木胶合板胶合性能的影响。结果表明:采用改性后的豆基蛋白胶黏剂,在压力为1.4MPa,温度为165℃左右,热压时间为1.4～1.6 min/mm,涂胶量为220g/m~2,压制的杨木胶合板胶合性能较佳且达到Ⅰ类胶合板的标准。     

低密度聚乙烯膜胶合板制备工艺研究

以杨木单板为基材,低密度聚乙烯(LDPE)薄膜为胶黏剂制备木塑复合胶合板,探讨了单位面积上LDPE的质量、改性剂种类及热压工艺对木塑复合胶合板胶合强度的影响。结果表明:经过表面改性的杨木单板制备的胶合板胶合强度优于未改性单板制备的胶合板胶合强度;以KH-550为杨木单板表面改性剂(用量2%),采用121 g/m~2 LDPE薄膜,在温度160℃、时间8 min、压力2.0～2.2 MPa热压工艺条件下,制备的木塑复合胶合板胶合强度符合GB/T 9846—2015中Ⅱ类胶合板要求;表面改性单板表面接触角的检测结果表明,经硅烷偶联剂KH-550处理的木材表面接触角最小,其渗透性较好。     

竹集成材高频热压胶合工艺及性能研究

采用酚醛树脂胶黏剂,以竹条含水率、涂胶量为试验因子进行竹集成材的高频热压胶合试验,并对其物理力学性能进行检验.结果表明,竹集成材高频热压胶合技术是可行的.在本试验范围内,竹集成材的密度和胶合性能随涂胶量的增加而提高.通过分析试验数据,得出较优的高频热压胶合工艺条件为:涂胶量300 g/m2,竹条含水率12％,高频热压时间10 min.     

竹展平板拉伸剪切胶合性能

竹展平板是竹筒最大化利用的一种方式,以竹展平板为单元制备竹质人造板可减少胶黏剂使用量,还有利于加工,具有良好的应用前景。然而,竹材是一种天然梯度复合材料,纤维含量在竹壁径向呈现梯度变异,不同纤维含量的胶合面对竹展平板的胶合性能有重要影响。以无刻痕竹展平板为研究对象,参照拉伸剪切强度测试方法,探讨不同纤维含量的竹展平板胶合面在湿态和干态条件下的拉伸剪切强度和破坏方式;同时,分别研究热压压力和施胶量对不同组坯方式下竹展平板胶合性能的影响。结果表明:热压胶合的竹展平板胶合性能主要由基材性能决定,纤维含量较高的竹青?竹青组坯时的拉伸剪切强度高于其他两种组坯方式。基于不同纤维含量基材的干缩湿胀不一致,纤维含量较高的竹青面与纤维含量较低的竹黄面胶合时的湿态拉伸剪切强度保留率最低。竹黄?竹黄组坯时拉伸剪切强度随热压压力的增大而逐渐增加,而竹青?竹青和竹青?竹黄组坯时则先增大后减小。此外,竹黄?竹黄组坯时的干态剪切强度随施胶量的增大而增加。     

活性染料对杨木单板染色后胶合性能的影响

为了研究活性染料对染色单板胶合性能的影响,分别采用环保型低毒脲醛树脂胶和单组分湿固化异氰酸酯胶进行杨木染色单板的胶合,测试染色后杨木单板的润湿性和胶合强度,结果得出:染色处理能够在一定程度上增加单板的孔隙度,有利于黏度较低的胶黏剂的铺展,也有利于改善其胶合性能;对于黏度较大的胶黏剂则影响不明显。     

竹展平板胶合性能研究

为促进竹材展平技术推广应用和新产品开发,选择毛竹展平板为研究对象,对比研究了毛竹展平板以竹青与竹青(O/O),竹青与竹黄(O/I),竹黄与竹黄(I/I)三种界面胶合时板材的拉伸和剪切强度以及浸渍剥离性能。研究结果表明:三种胶合材剪切强度O/O胶合时最大,O/I次之,I/I最小,且胶合强度均满足GB/T 9846—2015标准中Ⅰ类胶合板的强度要求;在Ⅱ类浸渍剥离试验中,三种胶合材胶层均未发生剥离,而在Ⅰ类浸渍剥离试验中,O/O和I/I胶层剥离长度平均值分别为36.16 mm和60.05 mm,O/I胶层虽未发生剥离,但测试样发生了回弹弯曲变形和开裂。浸渍剥离试验结果反映出现有工艺生产的毛竹展平板尺寸稳定性不佳。     

竹单板/泡沫铝复合材料的制备及胶合性能评估

近年来,铝基泡沫材料在汽车、航空航天领域表现出较好的应用潜力,但铝基泡沫材料抗弯强度和刚度方面性能较差,且价格昂贵,限制了其在建筑、高铁车厢板及场馆装潢等方面的使用。鉴于此,选用价格低廉、保温美观的竹单板作为面层材料,轻质低密度的泡沫铝作为芯层材料,并对其进行合理组坯及热压,得到自然美观、轻质高强的新型结构材料,从而使其广泛应用于建筑、家具、地板等基材中。以竹单板(横拼)和闭孔泡沫铝为原料,采用3组不同施胶量的卡夫特AB胶、环氧树脂AB胶和酚醛树脂胶3种胶黏剂对竹单板与泡沫铝的界面进行胶接,制备竹单板/泡沫铝夹芯复合材料,探究了不同类型的胶黏剂及施胶量对复合材料力学性能、吸水性能及界面胶合机理的影响。结果分析表明:选用施胶量为340 g/m~2的水溶性酚醛树脂作为胶黏剂所制备的复合材料,其静曲强度、弹性模量及胶合强度均达到最大值,24 h吸水厚度膨胀率和72 h吸水率达到最小值,且竹单板和泡沫铝通过胶黏剂使得界面紧密黏合。试验证明使用施胶量为340 g/m~2的酚醛树脂胶接得到的材料各项综合性能最优,有利于工业化生产和实际推广利用。     

等离子体改性热塑性树脂薄膜制备环保胶合板试验

为获得无甲醛释放的环保胶合板,将热塑性树脂薄膜(低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC))用作胶黏剂,并利用空气介质阻挡等离子体对热塑性树脂薄膜进行表面改性处理以提高薄膜与杨木单板的界面相容性,从而获得性能良好的环保胶合板。研究了等离子体处理对胶合板胶合性能的影响,并从等离子体处理对热塑性树脂薄膜表面化学组分及其对胶合板界面形貌的影响分析其胶合机理。结果表明:在等离子体处理功率为4.5 kW、处理时间为8 m/min的条件下处理热塑性树脂薄膜,胶合板的胶合强度得到显著提高,LLDPE/杨木胶合板的胶合强度从0.49 MPa增至0.81 MPa,PP/杨木胶合板的胶合强度从0.65 MPa提高到0.84 MPa,均达到Ⅱ类胶合板标准要求。其中用等离子体处理后PVC与杨木制备的胶合板能满足Ⅰ类胶合板的标准要求,胶合强度达到0.79 MPa。XPS分析表明,等离子体改性热塑性树脂薄膜的表面发生了氧化反应,引入了含氧官能团,提高了薄膜表面极性,有利于提高薄膜与杨木单板之间的相互作用,从而使得胶合板的界面胶合更为紧密,说明等离子体处理后树脂与杨木单板的相容性提高,树脂能在单板表面更好地附着。热塑性树脂薄膜与杨木单板制备的胶合板仅有极微量甲醛释放,其主要源于木材自身,远低于国家标准对人造板甲醛释放限量的要求。研究证明等离子体处理能明显改善热塑性树脂薄膜与杨木单板的界面相容性。     

马尾松防腐材胶合性能的径向变异研究

胶合性能径向变异的研究可为马尾松防腐集成材的原料选取提供重要依据。以35年生马尾松为试验用材,选用季铵铜防腐剂和间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶黏剂制备防腐材胶合试件,并检测其拉伸剪切强度及木破率,研究胶合性能的径向变异,从木材密度和胶黏剂渗透性能两方面分析胶合性能变化的原因。结果表明:沿髓心至树皮方向,马尾松防腐材剪切强度呈现出先增加(1～13 a)而后趋于稳定(≥14 a)的变化规律,不同部位对应的木破率均在90%以上,未表现出显著差异;木材密度(0.493～0.572 g/m~3)沿径向的变化趋势与剪切强度一致,且两者之间呈较强的线性正相关性(Pearson相关系数为0.659),而径向不同部位对应的胶黏剂平均渗透深度(76.65～88.01μm)之间无显著性差异。成熟材区域对应的马尾松防腐材的胶合性能明显优于幼龄材区域,因而在生产集成材时应优先选择14年生以上的成熟材为原料。木材密度是马尾松防腐材胶合剪切强度出现明显径向变异的重要影响因子,而胶黏剂在木材中的渗透性能对其影响较小。     

竹碎料含水率对无胶竹木复合夹层板性能的影响

以竹碎料为芯层材料,以杨木单板为表板材料制备无胶竹木复合夹层板,研究芯层竹碎料含水率对夹层板各种性能指标的影响规律。结果表明:芯层竹碎料含水率对无胶竹木复合夹层板的内结合强度、表面胶合强度、吸水厚度膨胀率的影响显著,而对静曲强度和弹性模量的影响不显著。综合考虑各种性能指标,确定芯层竹碎料的含水率为18%左右制备的无胶竹木复合夹层板的性能较优,并且达到室内干燥状态下使用的普通刨花板的用板要求。     

施胶工艺对常压冷等离子体处理改善杨木单板胶合特性的影响

采用常压介质阻挡放电产生的冷等离子体对杨木单板进行改性处理,研究单板含水率、涂胶量和胶黏剂种类对杨木单板胶合特性的影响,结果表明:常压冷等离子体处理能显著地改善不同制板工艺条件下杨木胶合板的胶合强度,提高率可达15％～45％.含水率越低,等离子体处理后强化胶合强度的效果越好,并且对于UF、MUF、PF三种胶黏剂,常压冷等离子体处理均可在常规胶量下增强杨木单板的胶合强度,表明了常压等离子体处理可运用于工业化生产,并且是降低成本和甲醛释放量的一个有效方法.     

硅烷偶联剂对地质聚合物基胶合板胶合性能的影响

为提高木材与地质聚合物的界面胶合强度,使用KH550、KH560和KH570三种硅烷偶联剂对杨木单板进行涂刷处理,以实验室自制的偏高岭土基地质聚合物为木材胶黏剂,热压制备胶合板,研究硅烷偶联剂处理对杨木单板表面微观形貌和润湿性能、胶接界面化学基团和微观结构、胶合板干态和湿态胶合强度的影响。结果表明:KH550、KH560、KH570偶联剂处理后,木材表面形成的硅烷薄膜层,有利于碱激发剂在木材表面的进一步扩散,平衡接触角分别降低了25.8%、31.8%、14.8%;硅烷偶联剂处理有利于促进地质聚合物在木材内部的渗透,其中偶联剂KH550处理组的地质聚合物在木材中渗透更为均匀;经浓度为10%的KH550处理后,胶合板胶合强度达到最大值,其湿态胶合强度与干态胶合强度分别比未处理材提高了41.5%和47.5%。     

热熔胶胶层温度对单板/MDF胶合强度的影响

以EVA和APAO热熔胶为胶黏剂粘接木材单板和中密度纤维板(MDF),探讨胶层温度对单板/MDF胶合强度的影响。结果表明:单板/MDF的胶合强度随胶层温度的升高显著降低;APAO胶合试样的耐温性能优于EVA胶;当EVA和APAO胶胶层温度分别低于41和47℃时,粘接的材料均有足够的胶合强度,可进行后续工序加工。为框架集成材在线异形拼接加工及封边自动化生产,提供重要依据。     

ACQ防腐处理对马尾松木材胶合强度的影响研究

采用铜氨(胺)季铵盐(ACQ-D)防腐剂处理马尾松木材,以水性高分子异氰酸酯(API)、聚氨酯(PUR)和间苯二酚-苯酚-甲醛树脂(RPF)为胶黏剂制备防腐材胶合试样,研究胶黏剂种类和防腐剂处理浓度对马尾松胶合强度的影响。结果表明:API、PUR、RPF适用于ACQ处理马尾松的胶合,平均剪切强度和木破率均达到GB/T 26899—2011《结构用集成材》要求。胶黏剂种类对防腐材胶合强度有显著影响,表现为PUR和RPF的剪切强度优于API。与未处理材相比,ACQ处理对API胶合有负面影响,对PUR胶合有增强效应,对RPF胶合没有显著影响。在ACQ浓度为0.1%～1.0%范围内,胶合强度没有显著变化。     

室内地板用竹基纤维复合材料的研制与应用

以酚醛树脂为胶黏剂,以毛竹和慈竹为原料,在不去竹青和竹黄的条件下,采用点裂和线裂纤维分离技术,将半圆竹筒疏解形成由竹纤维束交织而成的网状结构纤维化竹单板后,用冷压热固化法制造本色和炭化色竹基纤维复合材料,再加工成地板,并与重组竹进行对比,结果表明:竹基纤维复合材料性能高于重组竹;慈竹竹基纤维复合材料的性能优于毛竹;炭化处理对耐水性和刚度具有改善作用,对胶合强度和静曲强度具有不利影响;用竹基纤维复合制造的室内地板各项理化性能均达到或超过了《重组竹地板》标准规定的性能指标要求。     

GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁胶合性能研究

通过对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚(HMR)改性等胶合界面处理工艺对GFRP/竹、竹/木界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对界面胶合性能加以表征,以期得出胶合界面的优化改性处理工艺。试验结果表明,GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为:GFRP表面不作处理;木材与竹材表面分别预先以2.5、1.25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体处理,随即以150g/m~2的涂布量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 2689%—2011中关于使用环境3的要求。     

单板增强型造纸污泥人造板的制备及性能分析

以竹浆造纸污泥为原料,杨木单板为表面增强单元、UF为胶黏剂制备新型复合材料。结果表明,单板贴面处理后的复合板材较纯污泥板弹性模量、内结合强度、表面结合强度等力学指标增加明显。从强度与环保要求两个方面考虑,污泥施胶量以13%、单板的施胶量以150g/cm~2为宜。