毛竹不同种源竹材物理力学性质初步研究

通过对来自福建建瓯试验地16个毛竹种源竹材的密度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及其弹性模量等物理力学性质的初步研究,结果表明:竹材物理力学性质在各种源之间存在一定的差异,其中湖南株洲的毛竹竹材物理力学性质比于其它种源的毛竹要好,而安徽霍山的毛竹竹材的物理力学性质较差,测量的各指标中有基本密度、抗剪强度、抗拉强度三项指标都达到最低;竹材密度的大小、抗拉强度的高低随种源纬度的降低而呈降低的趋势,而竹材的抗剪强度呈与之相反的趋势。     

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。     

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%。     

持续施用生石灰对早竹笋品质及竹材力学性质的影响

研究生石灰用量对早竹笋品质及竹材物理力学性质的影响,为早竹林土壤修复中石灰的合理施用提供科学依据。采用随机区组设计,在早竹林中建立10 m×10 m的小区12个,分别设置CK、SH1、SH2、SH3等4个处理,生石灰用量分别为0、1 500、4 500、7 500 kg·hm~(-2),重复3次。连续施用后3 a后,采集竹笋、竹秆样品,分析笋样中的营养元素和竹材样品的物理力学性质。结果表明,石灰施用后早竹笋中钙含量显著提高了32.46%～48.5%(P0.05),竹笋铜、铅、镉含量显著下降了15.1%～20.8%,16.6%～19.5%,17.1%～21.0%(P0.05);施用石灰显著降低了1 a生竹材径向、弦向干缩系数(P0.05);竹材顺纹抗拉强度和顺纹抗弯强度则表现为SH3处理的1 a生竹材显著高于CK(P0.05),而2 a的SH2、SH3显著高于CK(P0.05)。早竹笋钙、镁营养元素含量与土壤交换性钙、镁含量之间具有显著(极显著)正相关,笋中铜、铅、镉含量与土壤有效态元素的相关性达极显著水平,竹材顺纹抗拉强度、顺纹抗弯强度与土壤交换性钙之间有显著性正相关。     

高温预处理对足尺胶合木梁力学性能的影响

【目的】研究高温预处理对足尺胶合木梁力学性能的影响,明确高温热改性和环境湿度对木材平衡含水率、木材顺纹抗剪强度和顺纹抗拉强度的影响规律,揭示高温预处理对胶合木梁抗弯性能影响的作用机制,为高温热改性技术在木结构领域中的应用提供参考。【方法】以高应力等级的兴安落叶松为研究对象,采用工业化热处理技术对落叶松木材进行高温热改性,以高温热改性后的落叶松木材为层板,制备12个足尺胶合木梁。基于EN 408标准四点弯曲方法,分析高温热改性和环境湿度对胶合木梁抗弯弹性模量、抗弯强度、破坏模式、跨中截面荷载-应变曲线和跨中截面应变分布规律等抗弯性能的影响。【结果】高温热改性会在一定程度上降低胶合木梁的抗弯强度,但可明显提高高湿度条件下胶合木梁的抗弯弹性模量,与90%环境湿度下未处理胶合木梁相比,高温热改性后,同湿度下胶合木梁的抗弯强度降低29. 79%,抗弯弹性模量提高23. 71%;高温热改性可降低胶合木梁抗弯弹性模量对环境湿度的敏感性,环境湿度从60%提高到90%,未处理胶合木梁的抗弯弹性模量降低23. 27%,经高温热改性预处理的胶合木梁抗弯弹性模量降低7. 55%; 60%和90%环境湿度下的荷载-位移曲线和跨中截面应变分布曲线表明,胶合木梁在高湿环境中具有更明显的非线性特性,高温预处理后的胶合木梁表现为线弹性。环境湿度对胶合木梁的抗弯性能具有较为明显的劣化作用,90%湿度下胶合木梁抗弯强度和抗弯弹性模量分别为43. 98 MPa和12. 191 GPa,比60%湿度下未处理胶合木梁低17. 07%和23. 27%;环境湿度对木材平衡含水率影响明显,高温热改性是降低木材平衡含水率的有效措施,环境湿度从60%提高到90%,高温热改性处理后落叶松木材平衡含水率分别从10. 74%和20. 62%降至4. 76%和11. 18%。【结论】60%和90%环境湿度条件下,未处理胶合木梁为拉伸破坏,高温热改性构件为拉剪联合破坏,高温热改性后材料的顺纹抗剪强度和顺纹抗拉强度降低是材料破坏模式改变的根本原因。高温热改性后胶合木梁在高湿环境条件下抗弯弹性模量明显改善。     

水热处理黄杨木的成分变化分析

以黄杨木为研究对象，采用高温水热处理工艺（温度分别为140、160、180℃，水热处理时间为4 h）对黄杨木进行改性，用色度仪、傅里叶红外光谱仪与X射线衍射仪分别对黄杨木材色及内部化学成分进行测定与表征，分析不同温度对黄杨木材色和化学成分的影响，阐明了水热处理在黄杨木改性方面的优势。分析表明：随着处理温度的增加，黄杨木表面颜色逐渐加深，180℃水热处理能增加黄杨木材色的均匀性；当温度为160℃时，位于1 732 cm^-1处的乙酰基和1 370 cm^-1处的甲烷基团消失，黄杨木中半纤维素最先发生降解；但当温度达到180℃时，在1 057 cm^-1处生成新的表征紫丁香基的特征峰；纤维结晶度随温度的升高呈先增加后降低的趋势，室温、140、160、180℃处理条件下的结晶度分别为45.59%、61.75%、62.80%、30.20%。     

水煮处理竹材的吸湿性和化学成分研究

【目的】研究水煮处理对竹材吸湿性和化学成分的影响,为竹材改性提供技术参考。【方法】将竹片置于100℃沸水中(竹片和水的质量比为1∶100)水煮处理4 h,利用动态水分吸附仪(DVS)测试水煮处理前后竹材动态水分吸附曲线,采用Hailwood-Horrobin(H-H)模型对测试数据进行拟合,通过扫描电镜(SEM)、化学成分测试、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)等手段分析水煮处理前后竹材的微观形貌、化学成分和结晶区参数。【结果】竹材经水煮处理后,在相对湿度大于50%的环境中,其平衡含水率相对于原竹对照样降低。H-H模型拟合显示,当相对湿度大于35%时,水煮处理竹材的单分子层水含量增加,多分子层水含量显著降低。扫描电镜(SEM)结果表明,水煮处理后竹材薄壁细胞细胞壁发生皱缩现象,细胞壁上微孔减少,多分子层水含量降低。化学组分分析显示,水煮处理使竹材中部分半纤维素发生降解。FTIR分析显示,水煮处理竹材的羟基和羰基含量增多,是其单分子层水含量增多的主要原因。XPS分析显示,水煮处理使竹材中半纤维素发生降解,同时脂肪酸、脂肪、酚类等物质随水分...     

饱和蒸汽热处理工艺对毛竹材理化性能及防霉性能的影响北大核心

采用热处理温度为140、160、180℃,热处理时间为20、25、30 min的饱和蒸汽热对毛竹材进行高温改性处理,分析了不同热处理工艺对毛竹材化学成分、结晶度和力学性能的影响,对比了不同热处理工艺条件下毛竹材的防霉效果。结果表明:1)热处理温度在140℃时,竹材中化学成分变化不大。当热处理温度在160℃以上时,竹材中半纤维素和纤维素的含量随热处理时间增加而减少,木质素相对含量呈上升趋势;2)热处理温度和时间都对竹材样品的结晶度有积极的影响;3)热处理温度在140℃时,竹材的弹性模量和静曲强度均比未处理时增加。随着热处理温度的升高和时间的延长,竹材的弹性模量和静曲强度下降,力学性能呈下降趋势。在180℃处理30 min后,处理材的弹性模量和静曲强度较未处理材降低23.15%和19.00%;4)饱和蒸汽热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高;热处理温度对竹材的防霉性能的影响大于热处理时间;经180℃处理30 min的竹材其霉变速度最慢,防霉效果最好。     

竹节对竹材力学强度影响的研究

本文对毛竹和刚竹的带节材与不带节竹材的主要力学性质研究表明,带节竹材的抗弯强度、顺纹抗压、抗剪、抗拉强度和冲击韧性都有一定程度降低的趋向,但抗劈开强度和横纹抗拉强度却有明显提高。影响竹材力学强度的主要因素是维管束数量、维管束排列方向及维管束中纤维的力学强度,了解这些规律,对复合材料的结构仿生有重要参考作用。     

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。     

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。     

不同地位级雷竹竹材的物理力学性质比较

测定了不同地位级不同竹龄雷竹竹材的物理力学性质,结果表明:不同地位级雷竹竹材的基本密度和力学性质都随竹龄的增大而提高;径向、弦向和体积全干缩率随竹龄增大而减少,地位级Ⅱ的竹材的基本密度和力学性质高于地位级Ⅰ的,径向、弦向和体积全干缩系数小于地位级Ⅰ;不同地位级的竹材基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度有显著差异.     

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-~(-2)、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m~(-2)、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。     

杀菌剂热浴改性对竹材防霉与胶合性能的影响

【目的】为了克服竹材易霉变的缺陷,采用水性杀菌剂对竹材进行热浴改性处理,揭示了改性处理对竹材防霉及胶合性能的影响规律,为研发竹材高效防霉技术提供科学依据。【方法】采用水性异噻唑啉酮衍生物复合杀菌剂（MBI）、异噻唑啉酮衍生物与氨基甲酸酯衍生物复合杀菌剂（DIB）、硼砂硼酸混合物（BB）溶液对竹片进行热浴改性处理,系统研究了改性处理条件对竹材吸液率、失重率、淀粉含量、接触角、竹材防霉和胶合性能、有机杀菌剂循环热浴稳定性的影响规律。【结果】相较于25℃浸泡处理,杀菌剂热浴改性提升了竹材的吸液率、失重率、淀粉脱除率及防霉性能,且有机杀菌剂的防霉效率高于无机杀菌剂,其中DIB与MBI热浴处理竹材对黑曲霉与混合菌（桔青霉和绿色木霉）的防治效力均可达到100%。经杀菌剂热浴处理后,MBI和BB改性处理竹材的表面润湿性降低,胶合性能提升,DIB改性处理竹材的表面润湿性提升,胶合性能基本保持不变,表明杀菌剂热浴改性处理对竹材表面润湿性和胶合性能的影响与杀菌剂的种类相关。经过10次循环热浴处理后,DIB、MBI处理液的抑菌活性下降幅度均不超过30%,表明水性有机杀菌剂的热浴稳定性高。【结论】杀菌剂热浴改...     

密实化工艺对杉木木材力学性能影响规律北大核心

以人工林杉木木材为研究对象,采用全因子试验设计,通过控制不同热压温度(160、180、200℃)、热压时间(20、30、40 min)、压缩率(30%、40%、50%)3个工艺参数,对杉木进行压缩密实化改性,分析不同工艺参数对木材力学性能、微观形貌、细胞壁力学性能和结晶度的影响,进而筛选出优选工艺。结果表明:在热压温度为180℃、压缩率为50%、热压时间为40 min的工艺条件下,制备的密实化木材性能较优,其抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度和硬度分别为130.4 MPa、12338 MPa、113.1 MPa和1631 N,相对于未处理材分别提高112%、113%、44%和55%。扫描电镜观察结果表明:早材细胞几乎均被压溃,并沿着木射线方向出现一定规律的褶皱,而晚材细胞部分出现压溃,较大部分则保持原有的腔体结构。密实化木材细胞壁的硬度和弹性模量比未处理材分别增加了16.7%和45.7%。压缩处理后,木材的结晶度有所增大,未处理材和压缩材的结晶度分别为46%和53%。     

高温热处理竹材的物理力学性能研究

以6年生竹材为研究对象,分别采用160℃、180℃、200℃的温度对竹材进行4h热处理,检测热处理前后竹材的物理力学性能。结果表明:热处理后竹材的平衡含水率、气干密度、全干密度、干缩性随热处理温度的升高均呈下降趋势,热处理竹材的大部分力学性能也呈下降趋势。与未处理竹材相比,在使用环境相同的条件下,200℃热处理竹材的静曲强度下降了30.09%,抗弯弹性模量提高了13.60%,顺纹抗压强度下降了1.30%,顺纹抗拉强度下降了58.98%。由此表明,热处理温度对竹材的物理力学性能影响显著。     

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。     

杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材微观结构与力学性能的相关性

【目的】阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异,筛选力学性能优良的无性系,探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征,为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。【方法】以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料,各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件,测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度,应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理,系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。【结果】杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近,但年轮晚材区比‘洋061’宽,管胞壁较厚,管胞腔较小,壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°,较‘洋061’(14.97°)约小18%;平均结晶度为39.73%,较‘洋061’(35.88%)高11%左右;木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右;平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N,较‘洋061’的平均抗弯强度(42.56 MPa)、抗弯弹性模量(8.98 GPa)、顺纹抗压强度(27.20 MPa)和硬度(1 391 N)分别高21%、13%、11%和8%。【结论】除结晶度外,杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异,‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关,细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关,这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状,解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。     

毛竹筒展平板微观结构和基本性能初步研究张

为了拓展竹展平板后续加工应用,对毛竹筒高温软化前后及展平板的显微构造及基本力学性能进行了观测与测试。结果表明:竹材软化后的薄壁细胞变形较小,展平后的薄壁细胞变形较大。对比原竹材与展平板的物理力学性能,展平板的密度和抗弯弹性模量分别比原竹材增大4.40%和6.76%,静曲强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别降低4.35%、4.32%和20.52%。除顺纹抗拉强度指标外,其他物理力学性能指标在展平前后变化不大,基本不影响其后续的加工利用。     

毛竹筒展平板微观结构和基本性能初步研究

为了拓展竹展平板后续加工应用,对毛竹筒高温软化前后及展平板的显微构造及基本力学性能进行了观测与测试。结果表明:竹材软化后的薄壁细胞变形较小,展平后的薄壁细胞变形较大。对比原竹材与展平板的物理力学性能,展平板的密度和抗弯弹性模量分别比原竹材增大4.40%和6.76%,静曲强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别降低4.35%、4.32%和20.52%。除顺纹抗拉强度指标外,其他物理力学性能指标在展平前后变化不大,基本不影响其后续的加工利用。