高温饱和蒸汽处理对竹材材性的影响

对6年生新鲜毛竹筒在饱和蒸汽介质下进行热处理,研究处理温度(140(0.4 MPa)~180℃(1.0 MPa))和处理时间(10~30 min)对竹壁收缩率、力学性能和竹材颜色的影响。结果表明:新鲜毛竹筒经140,160和180℃饱和蒸汽处理后,竹壁含水率在纤维饱和点之上会产生收缩,最大收缩率分别为7.7%,10.1%和14.3%;处理温度对竹材静曲强度和弹性模量均有显著影响,处理时间对静曲强度有显著影响,但对弹性模量没有显著影响。在处理温度140℃条件下,竹材的绝干密度、静曲强度和弹性模量与处理时间呈线性正相关,绝干密度最大值为0.878 g/cm3,静曲强度最大值为196.6 MPa,弹性模量最大值为14 143 MPa;而在温度160和180℃条件下,其变化趋势与140℃时相反。处理温度和处理时间对竹材颜色的L*和b*均有显著影响,处理时间对颜色的a*没有显著影响;竹材经180℃处理后,竹材颜色明度最大降幅为41.4%。     

高温油热处理对竹材淀粉含量及防霉性能的影响

为了探索高温油热处理改性工艺对5年生新鲜毛竹材淀粉含量及防霉性能的影响,研究采用甲基硅油为加热介质,在不同热处理时间(2,4和6 h)和不同热处理温度(140,160,180和200℃)条件下对毛竹进行高温油热处理。利用分光光度计法测量竹材中的淀粉含量,采用扫描电子显微镜(SEM)观察热处理前后竹材微观结构变化,同时对比了不同油热处理工艺下竹材的防霉效果。试验结果表明:未处理竹材的淀粉含量为3.16%,经过油热处理的竹材淀粉含量均少于未处理竹材,且淀粉含量随着油热处理温度和时间的增加而逐渐降低。在200℃、6 h油热处理条件下,处理后竹材的淀粉含量为0.09%,相比于未处理竹材下降97.23%,高温油热处理能够有效降低竹材中淀粉含量;通过SEM观察发现高温油热处理后竹材薄壁细胞组织发生变形破裂,竹材的渗透性提高,细胞腔中淀粉颗粒显著减少,且竹材纹孔及表面有油介质附着提高防霉性能;在竹材防霉试验中,经过油热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高。当热处理温度大于160℃时,防霉效果显著,且竹材淀粉含量越低,对霉菌的防霉效果越好。     

蒸汽高温处理工艺对竹材软化效果的影响

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)材为研究对象,研究蒸汽高温处理温度、处理时间和毛竹初始含水率对毛竹抗弯弹性模量与静曲强度的影响。180℃蒸汽软化处理5 min后试件自身温度下降规律,结果表明,随着处理温度的升高和时间的延长,试件弹性模量与静曲强度均呈下降趋势,并且在处理温度为160-200℃时,其力学性能下降最快;180℃软化处理5 min后,初含水率为114%的泡水试件较初始含水率为11%的气干试件,静曲强度和弹性模量分别下降了51.8%,27.9%;蒸汽高温处理对竹材具有较好的软化效果,但处理后试件温度下降过快会导致其力学性能升高、塑性降低,不利于展平,在实际生产中应快速高效的进行软化展平,适当提高生产环境温度。     

高温蒸汽软化竹材的力学性能及结构表征

为增加竹材的塑性以达到更好的软化效果,采用高温蒸汽软化法将竹材在不同软化温度和时间下进行软化处理,以抗弯弹性模量(MOE)作为评价指标对软化效果进行了研究,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对软化后竹材的主要官能团和结晶特性进行了表征和分析。结果表明:竹材的MOE随软化温度的升高而降低,在软化温度为160℃时降低最显著,同未处理材相比降幅达48.5%;MOE随软化时间的增加先降低后升高,在软化时间为6 min时降低最明显,降幅同未处理材相比达45.5%。当软化温度和软化时间分别为160℃和6 min时,竹材的软化效果较好。随着软化温度的升高和时间的延长,竹材半纤维素结构变化最为明显,有利于竹材的软化,竹材纤维素相对结晶度呈先增大后减小的趋势。因此,适宜的软化温度和时间对竹材的软化效果极为重要。     

高温饱和蒸汽软化工艺对竹展平板物理力学性能的影响

以毛竹竹筒为研究对象,探索不同高温饱和蒸汽软化工艺(软化温度为140、150、160、170、180℃;软化时间为4、6、8 min)对展平竹板材物理力学性能的影响。结果表明:竹材经软化后平衡含水率下降,展平后平衡含水率进一步降低;竹材的径向干缩率随软化温度上升和时间延长呈下降趋势;竹材的弦向干缩率在竹材软化后随软化温度上升和时间延长呈下降趋势,而展平后的竹材在140~150℃温度范围内弦向气干干缩率下降,在150~180℃范围内上升;竹材的静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)在140~170℃范围内上升,170~180℃范围内下降,且软化后未展平竹材的MOR和MOE均高于展平后的竹材。可得到结论,在170℃软化工艺下,竹展平板的尺寸稳定性和力学性能较好。     

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

毛竹竹材的纤维化单板经高温处理后,热压制备成竹基纤维复合材料(BFC).分析热处理对纤维化竹单板化学性能的影响及热处理对BFC表面颜色、尺寸稳定性、力学性能的影响.结果表明:纤维化竹单板经热处理后,其综纤维素和d-纤维素的含量相对于未处理材显著降低,其中半纤维素含量降幅最大；热处理后竹材的pH值相对于未处理材显著降低,碱缓冲容量显著增大,而酸缓冲容量降低.由纤维化竹单板经热处理后制备的BFC,表面颜色变深,吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率相对于未处理材显著降低,尺寸稳定性得到改善；材料的静曲强度和水平剪切强度相对于未处理材显著降低,且随着蒸汽压力的增大和热处理时间的增长呈逐渐降低的趋势,而弹性模量变化不显著.     

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。     

杉木热处理材结晶度及力学性能的研究

热处理对木材力学性能的影响是多样的,这与热处理条件下木材的物理化学变化密切相关。本次研究将杉木板材在160℃、180℃和220℃常压蒸汽条件下进行热处理,考察处理材的结晶度、抗弯弹性模量、抗弯强度及相互可能的关联。结果表明,热处理使试材结晶度增加,有助于提高木材的刚性,使热处理材的抗弯弹性模量高于常规对照材;结晶度的提高对抗弯强度没有改善作用,热处理后试材的抗弯强度明显下降。     

中低温热处理对竹材材性的影响

采用温度为75、105、135℃,时间为30min的热处理工艺对毛竹(Phyllostachys edulis)材进行处理,分析不同热处理温度对毛竹材性能的影响。研究表明:随着热处理温度的升高,纤维素含量先上升后下降,综纤维素含量下降,木质素含量变化不大,略有下降。密度先上升后下降,干缩率呈下降趋势。顺纹静曲强度和顺纹抗压强度呈下降趋势,抗弯弹性模量变化较少。     

热油处理对重组竹性能的影响

为避免重组竹在户外使用过程中的变形、开裂和霉变等缺点,以导热油为热介质,对重组竹进行热处理,重点研究了热油温度120,140,160和180℃以及热油处理时间2,4和6 h对重组竹的密度、尺寸稳定性、物理力学性能以及润湿性能的影响。结果表明:随着热油温度和处理时间的增加,重组竹的密度逐渐降低,当热油温度和处理时间分别为180℃和6 h时,重组竹的密度下降率约为22.2%,24 h吸水厚度膨胀率为1.97%,弹性模量和静曲强度相比未处理重组竹分别降低约28.6%和31.6%;热油处理后,重组竹的表面润湿性能明显降低,重组竹的接触角随着热油温度和处理时间的增加而增大。     

真空热处理对家具用奥克榄木材物理力学性能的影响

热处理是提高木材尺寸稳定性的有效方法之一,目前热处理主要针对室外等较恶劣的用材环境,采用高温(200℃)处理。针对家具材装饰性要求高、使用环境变化较温和等特点,以家具常用材奥克榄木材为实验材料,研究真空(≤0.06 MPa)条件处理后奥克榄木材物理力学性能的变化,以确定适用于家具用材的真空低温热处理工艺。将奥克榄木材以0.06 MPa、不同温度(120,140,160,180,200℃)处理5 h,测定不同处理温度下木材的全干密度、湿胀率、干缩率、色差、抗弯弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及硬度变化,并比较低温(120,140,160℃)和常规温度(180,200℃)处理及未处理奥克榄木材的物理力学性能。结果表明:物理性质方面,随温度升高,奥克榄材色加深,处理后奥克榄与未处理材相比,色差值ΔE为6.1～25.9;全干密度随处理温度呈波动状态变化,在200℃处理时达最低值,较未处理材下降30.9%;干缩率、湿胀率均明显下降,但在120℃升高至140℃、160℃升高至180℃时变化幅度较小。力学性能方面,随炭化温度升高,抗弯强度、抗弯弹性模量先增大后减小;冲击韧性降低,140℃之后变化幅度趋缓,200℃时降幅最大为52.42%;不同温度热处理后的端面硬度较未处理材均有所上升,径、弦变化不明显。与常规热处理和未处理处理材相比,真空低温热处理可改善木材的尺寸稳定性,降低炭化对于木材材色变化的影响,且不明显降低木材的力学性能。     

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%。     

微炭化工艺对橡胶木和杉木性能的影响

对橡胶木和杉木进行微炭化处理,研究微炭化工艺（炭化温度为130、140、150、160℃,保温时长为5、7、9 h）的可行性,并与未处理材和高温热改性材（温度为180℃,保温为2 h）对比,以试件的失重率、尺寸稳定性和颜色作为表征指标。结果表明：随着处理温度的升高和处理时间的延长,两种木材的失重率和尺寸稳定性逐渐提高,颜色变深。当温度为160℃,保温为9 h时,两种木材的失重率与高温热处理材相当,但杉木的各项评价指标明显更优。     

Okan Wood Mechanical Strength＇s Response to Heat Treatment Condition Changes

以过热蒸汽为传热介质和保护性气体,在热处理温度为160℃、180℃、200℃、220℃,热处理时间为2h、4h、6h、8h的条件下对圆盘豆木材进行高温热处理,研究圆盘豆木材在不同热处理条件下的力学性能变化规律。结果表明,随着热处理温度升高和热处理时间延长,圆盘豆热处理材抗弯强度降低;弹性模量在160℃时最高,然后降低;硬度的变化趋势不明显。红外光谱分析表明,热处理使木材中的半纤维素、纤维素、木素发生降解反应,导致木材力学强度降低。     

圆盘豆木材力学强度对高温热处理条件变化的响应

以过热蒸汽为传热介质和保护性气体,在热处理温度为160℃、180℃、200℃、220℃,热处理时间为2h、4h、6h、8h的条件下对圆盘豆木材进行高温热处理,研究圆盘豆木材在不同热处理条件下的力学性能变化规律。结果表明,随着热处理温度升高和热处理时间延长,圆盘豆热处理材抗弯强度降低;弹性模量在160℃时最高,然后降低;硬度的变化趋势不明显。红外光谱分析表明,热处理使木材中的半纤维素、纤维素、木素发生降解反应,导致木材力学强度降低。     

高温热处理竹材重组材工艺及性能

采用加缝处理后的竹篾先进行不同温度的蒸汽高温热处理,再按照热压法生产竹材重组材的方法压制试材,并测试其物理力学性能。结果表明,在试验范围内,竹篾热处理温度越高,压制成的竹材重组材吸水厚度膨胀率越低,尺寸稳定性越好;此外,竹篾经高温热处理后,竹材重组材的力学性能与竹篾未处理材有一定程度的下降,且MOR的下降速率高于MOE。     

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%。     

热处理温度对杉木脱油率及精油组分相对含量的影响

在对人工林杉木进行高温热处理的基础之上,采用常压水蒸气蒸馏法对杉木热处理材中的精油含量进行了测定,并采用气质联用仪对未处理材和经过160、220℃处理材的精油组分进行了分析。研究结果表明:当热处理温度分别为120、140、160、180、200、220℃时,所对应的杉木脱油率分别为0.855%、13.516%、16.189%、39.156%、41.063%、58.739%;热处理温度对杉木精油主要组分的相对含量有较大影响,其中α-柏木烯、柏木醇的相对含量分别由未处理时的5.4104%和69.2391%变化到220℃时的45.482 5%和31.089 5%。     

高温水热处理对马尾松木材颜色变化的影响

以高温高压水作为传热介质,在水热处理温度为140℃,160℃,180℃,200℃,水热处理时间为1 h,3 h,5h的条件下对40年生马尾松Pinusmassoniana木材进行高温热处理,以饱和蒸气提供高压条件,研究马尾松木材在不同水热处理条件下颜色变化,并分析处理材颜色与化学成分的关系。结果表明,随着热处理温度的升高和时间的延长,马尾松木材颜色从明黄色向深褐色转变,木材明度值降低,总体色差增加;木材总体色差与木材三大素变化呈一定相关性,其随纤维素和半纤维素的减少而增加。与热处理时间相比,热处理温度对马尾松木材颜色影响更显著。     

饱和蒸汽热处理对竹束化学成分和结晶度的影响

为揭示竹材饱和蒸汽热处理的微观机理,并为竹材材性调控及热处理工艺参数的优化提供理论依据,采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)和X射线衍射法(XRD)研究饱和蒸汽热处理毛竹竹束过程中,竹束初始含水率和热处理时间对其化学成分和相对结晶度的影响规律。结果表明:绝干竹束与初始含水率为20%的竹束相比,其相对结晶度迅速由0.62降低到0.50;进一步提高竹束初始含水率,热处理产物相对结晶度变化不大,维持在0.48左右。同时,热处理使竹束结晶区晶层距离变大,粒径增加。这主要是由于饱和蒸汽热处理会使竹束中产生宏观残余应力,导致晶格畸变,进而使晶格各向异性收缩。此外,随着热处理时间的延长,竹束中木质素含量逐渐提高,而半纤维素含量逐渐降低,处理50 min后半纤维素含量降低幅度分别为71.8%,68.6%,84.4%,52.2%和87.1%。纤维素含量呈现先降低后提高再降低的趋势,热处理30～40 min后,竹束中的纤维素含量达到最大值。分析认为,这主要是由于半纤维素热降解会产生大量乙酸,催化纤维素在非结晶区的降解,但随着热处理时间的延长,竹束中半纤维素降解越来越剧烈,导致纤维素相对含量增加。