竹粉-超高分子量聚乙烯复合滑动轴承的制备与性能

采用温压成形原理与技术,制备竹粉-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合滑动轴承,并分析其制备关键技术与创新点。结果表明,制备的竹粉-超高分子量聚乙烯复合滑动轴承压溃强度高、摩擦系数小、自润滑效果好,可替代烧结青铜滑动轴承用于机械设备,也可替代木材层积塑料或天然铁梨木滑动轴承,用于船舶艉管或水轮机系统。     

纳米颗粒增强木质滑动轴承的制备及摩擦磨损性能研究

以杨木粉末为基材、纳米刚玉粉为增强因子,采用温压成形技术制备纳米颗粒增强木质滑动轴承,研究了纳米刚玉粉含量对木质滑动轴承的摩擦系数、磨耗量和承载能力的影响规律,并对试件摩擦磨损表面微观形貌进行了表征。结果表明:纳米刚玉粉对木质滑动轴承的摩擦磨损性能具有明显的改善作用,当纳米刚玉粉含量为6%时效果最佳;含6%纳米刚玉粉的木质滑动轴承的磨合期短(~7 min)、摩擦系数小(~0.11)、极限PV值高(161.7 MPa·m·min~(-1)),可望在一定工况下替代烧结青铜用于轻纺机械。     

狼尾草粉末/纳米CuO复合材料的制备与电磁屏蔽的应用

【目的】为高值清洁利用狼尾草资源。【方法】以狼尾草粉末为基材、纳米氧化铜为增强因子,通过高纯酒精分散与三维高效无偏析混合方法获得狼尾草粉末与纳米氧化铜的均匀混合物,采用温压成形工艺对均匀混合物实施双向成形制备狼尾草粉末/纳米CuO复合材料。以单因素试验结果为基础,采用BBD响应面法进行多元回归分析,建立CuO含量、成形温度、成形压力与复合材料静曲强度、吸水率的数学模型,研究不同工艺参数对静曲强度和吸水率的影响及变化规律,得到了最优制备工艺参数,评估其电磁屏蔽效能。【结果】狼尾草/纳米CuO复合材料的最优温压成形工艺参数与最佳成分配比为:成形温度185℃,成形压力70 MPa,保温保压时间30 min,CuO含量44 wt%。据此制备的狼尾草/纳米CuO复合材料的静曲强度为77.64 MPa,吸水率为2.3%,电磁屏蔽效能为60 dB。【结论】狼尾草/纳米CuO复合材料的吸水率不足高密度水泥纤维板吸水率(≤25%)的10%,仅为超薄高密度人造板吸水率(≤60%)的3.8%,优于人造板相关技术标准;其电磁屏蔽效能已达到工业应用标准(30～60 dB),可望达到军用标准(60～120 dB)。     

杨木粉末温压成形本构方程的构建

为探寻木质粉末在温压成形过程中的"应力-应变"关系,基于杨木废单板制备的杨木粉末的温压成形实验数据,以川北公式为模型,借助模拟退火优化算法反演模型参数,构建杨木粉末温压成形本构方程。结果表明:构建的本构方程精度较高,本构模型的模拟结果与试验结果高度重合,可作为木质粉末温压成形机理分析及失效成因理论判据。     

环氧树脂/木质碎料复合材料力学性能

以环氧树脂为胶结材料、不同类型的砂和木质碎料作为集料,利用平板振捣器,采用振实法制备了树脂基木质碎料复合材料。分析环氧树脂用量、木质碎料用量以及砂类型对树脂基木质碎料复合材料的抗折、抗压强度的影响规律。结果表明:试件的最大抗压、抗折强度分别可达5.74和17.16 MPa;在相同胶集比下,试件强度随着木质碎料掺入量的增加而减小;而在相同木砂比下,试件强度随着树脂掺量的增加而提高;随着木质碎料减少和树脂含量的增加,使用不同种类的砂制备的试件力学强度逐渐增加,但增长速率变小;在相同配比的情况下,河砂配制试件的抗压、抗折强度分别高于标准砂配制试件的22%和12%;试件在抗折试验中出现斜裂缝,且一侧为翘起变形的拔出形破坏形态。通过正交试验分析确定了木砂比为试件力学性能的主要影响因素,最佳配比中木砂质量比为1∶3(采用河砂)、胶集比[树脂质量/(木屑+砂)的总质量]为0.3。试验表明利用木质碎料制备树脂基复合材料是切实可行的,为废弃木材的利用开辟了一条新途径,可为木质碎料与树脂形成树脂基木质碎料道路铺装材料的研究与推广提供参考。     

杨木剩余物功能化粉末工艺性能研究

为高值清洁利用竹木剩余物、农作物秸秆、杂草藤条等廉价碳汇资源开发耐磨、耐候、绝缘木质功能材料,对添加有纳米刚玉粉、电玉粉等强化因子的杨木剩余物功能化粉末的压缩性、成形性与耐热性等工艺性能进行了专题研究。结果表明:添加有电玉粉等强化因子的杨木剩余物功能化粉末,不论室温还是160℃温度环境,在80 MPa成形压力下的压缩性与成形性最佳,但其在室温环境下的成形性仅为160℃温度环境下的5%左右,160℃环境温度下的压缩性比室温环境下的提高了27%以上(最高达到了1.32 g/cm3);温压成形工艺、电玉粉等强化因子对杨木剩余物粉末高温环境下的热失重行为具有重要影响,为后续研究木质剩余物功能化材料的耐候性指明了方向。     

木质粉末冷模压成形致密化过程数值模拟

为探寻木质粉末模压成形致密化规律,以杨木粉末和芦苇粉末为试材,重点基于室温模压成形试验数据,借助有限元法分析了成形压力对木质粉末压坯密度的影响规律。结果表明:在弹塑性理论的理想假设下,Shima模型适合木质粉末冷模压成形致密化过程数值模拟,试验结果与理论模型计算数据高度吻合,可用于指导木质粉末热模压成形致密化过程研究。     

水泥基木质复合材料力学性能研究

以水泥、砂、废弃木屑为原材料,采用马歇尔击实成型及静压成型法,制备用于道路铺装的水泥基木质复合材料,研究其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压回弹模量、耐水性等性能。结果表明:在28 d养护条件下,水灰比为0.8、集灰比为0.5时,复合材料试件最大抗压强度可达6.78 MPa,最大劈裂抗拉强度可达1.33 MPa;经过15次干湿循环后,该材料的抗压和劈裂抗拉强度仍可达到原始强度的90%以上;由此说明水泥基木质复合材料总体性能满足人行步道使用要求。     

水泥基木质碎料复合材料路用性能试验研究

以木质碎料、砂以及水泥为原料,采用振捣工艺制备了水泥基木质碎料复合材料,并对其力学性能及路用性能开展了试验研究。试验结果表明:所制备的试件抗折强度在1.5 MPa左右,抗压强度大于3.5 MPa;经过20次干湿循环后,抗压强度、抗折强度仍达28 d标准养护条件下试件力学强度的80%以上,并具有良好的抗滑性能和抗冲击性能。     

木质与蒿杆混合刨花板的制备

利用蒿秆刨花代替部分木质刨花生产刨花板,试验采用正交试验方法,以刨花板的吸水厚度膨胀率、内结合强度、表面结合强度、静曲强度及握螺钉力等力学性能为评价指标,优化木质刨花与蒿秆刨花混合刨花板的制备工艺。正交试验结果表明,木质刨花与蒿杆刨花原料配比5:5,热压工艺为:热压温度155℃,热压时间40s/mm,施胶量12%。所制备的板材的吸水厚度膨胀率6.31%、静曲强度32.1MPa、握螺钉力1.84kN、内结合强度0.92MPa、表面结合强度0.82MPa。     

木材海绵研究进展

天然木材制备的木材海绵可替代硅胶海绵、聚氨酯和三聚氰胺等合成高分子基海绵,作为高效吸油剂用于污水净化,并衍生出一系列运用。在去除木质素和半纤维素后,天然木质材料保留了原生的精巧三维分级孔隙结构,从木材直接转化为生物基纤维素骨架,具备高孔隙率、比表面积大、优异机械性能等特性的同时,还保留了木材生物相容性等特点。对木质纤维素骨架进一步改性后得到的木材海绵,在油水分离、能源存储、传感器、穿戴设备等领域具备一定的发展潜力。文中综述目前制备木材海绵的有效方法,包括精巧分级孔隙率的木质纤维素骨架制备和基于该木质纤维素骨架的各类功能性材料开发探索;针对木材海绵的高效制备和功能化,从基础物质、基本性能与工艺流程角度梳理近5年的相关工作,以启发该类先进材料的创制思路;同时,探讨木材海绵功能的先进性,并对其应用前景进行展望。     

粒径及填充量对木薯秸秆粉末/PPC复合材料力学性能的影响

利用木薯秸秆粉末和可降解的聚碳酸亚丙酯(PPC),采用挤出造粒、热压成型方法制备木塑复合材料,分析木薯秸秆粉末的粒径和填充量对复合材料的力学性能的影响。综合考虑复合材料的力学性能以及木薯秸秆的利用率,确定较优的木薯秸秆粉末粒径为80～140目,填充量为50%。依此条件制备的复合材料,弯曲强度达到GB/T24137-2009《木塑装饰板》的要求(≥20 MPa)。     

“木质材料表面装饰关键技术研究与示范”课题启动

正随着我国全面停止天然林的商业性采伐,我国的木材工业面临原料供需矛盾日益凸显。以速生人工林为原材料制备胶合板等木质复合材料,已成为行业共识。但是,速生材原料制备的胶合板等木质复合材料存在表面节子多、稳定性差等问题,影响到复合材料的表面装饰印刷质量和效果。为此,国家科技支撑计划"木质复合材料制造关键技术研究与示范"项目,设立了"木质材料表     

基于响应面法的松木粉/TPS复合材料制备工艺优化

以松木粉和热塑性淀粉(TPS)为主要原料,PE为胶黏剂,AKD为改性剂,利用响应面Box-Behnken试验设计方法研究不同松木粉含量、模压温度、保压时间、模压压力对松木粉/TPS复合材料主要力学性能的影响,分析优化模压制备工艺。结果表明：松木粉/TPS复合材料较佳的模压制备工艺参数为：松木粉含量42%,模压温度151℃,模压压力14 MPa,保压时间11.2 min。在此条件下制备的松木粉/TPS复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别为15.7、7.41 MPa和3.43 kJ/m²,与响应面预测值的误差均在6%以内,该模型预测的响应变量可信度高。     

近红外光谱技术在木材材性分析及木质复合材料生产中的应用

近红外光谱技术具有快速、无损、样品易于准备、适合实际生产在线检测等优点,在木材科学研究领域的应用越来越广泛。文中阐述近红外光谱技术在木材纤维素、木质素和抽提物等化学属性预测,生长特性及物理力学特征等物理属性预测,以及在木质复合材料生产中应用的研究进展,分析了其在木材材性分析及木质复合材料生产中的研究趋势。     

基于响应面优化竹单板泡沫铝复合材料工艺研究

以竹单板、泡沫铝为原材料,采用中温固化型酚醛树脂胶黏剂制备竹单板泡沫铝夹芯复合材料。应用单因素试验结合响应曲面法,探究施胶量、热压温度和热压时间三因素对复合材料静曲强度和胶合强度的影响规律,对制备工艺进行优化。结果表明:三因素按影响复合材料力学性能程度大小依次排序为施胶量热压温度热压时间。通过构建复合材料的力学性能与施胶量、热压温度和热压时间之间的回归方程模型,得出优化的制备工艺条件为:施胶量340 g/m~2、热压温度132℃、热压时间1.5 mm/min,在此条件下制得的复合材料静曲强度为122.6 MPa,胶合强度为3.20 MPa,测量误差在3%以内。     

利用废弃浸渍纸制造刨花板的试验研究

利用废弃浸渍纸粉末替代部分脲醛树脂胶压制刨花板,采用正交试验方案并考察刨花板的主要理化性能,探讨浸渍纸粉末部分或全部替代脲醛胶的可行性。结果表明:废弃浸渍纸粉末用量为20%、脲醛树脂用量为5%、热压温度为190℃、热压时间为0.4 min/mm时,所压制的刨花板静曲强度为17.97 MPa,内结合强度为0.76 MPa,甲醛释放量为5.69 mg/100g,废弃浸渍纸粉末可部分替代脲醛树脂压制刨花板且性能较佳。     

聚乙烯醇/三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂制备芦苇刨花板及性能研究北大核心

为解决普通脲醛(UF)树脂对芦苇材料胶合性能差的问题,以聚乙烯醇/三聚氰胺改性脲醛(PVA/MUF)树脂为胶黏剂制备芦苇刨花板。通过正交试验,研究密度、热压温度、热压时间、施胶量等因素对板材内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)以及2 h吸水厚度膨胀率(TS)的影响。结果表明:芦苇刨花板的优化制备工艺为:密度0.85 g/cm3、热压温度160℃、热压时间5 min、施胶量12%。所制得的芦苇刨花板IB和MOR分别为1.00 MPa和21.4 MPa,与木材刨花板相当。未来,使用PVA/MUF树脂改性胶黏剂制备的芦苇刨花板有望替代传统木材刨花板。     

不同改性剂对木塑复合材料性能的影响研究

采用木材纤维分别与PE、PS、ABS、SAN四种塑料制成木塑复合材料，根据物理力学性能的检测，研究了不同改性剂对木塑复合材料性能的影响。结果表明：加入改性剂能改善木材纤维与所用塑料交接性能，改性剂可以提高复合材料的力学强度；不同的改性剂对复合材料的性能产生不同的影响，异氰酸酯胶改性效果比较好。木塑复合材料既保持了木质材料原来的优良品质，又具有塑料的一些特性，其防水性、尺寸稳定性、力学强度等指标均有较大改善。图5参6。     

木材-橡胶功能性复合材料制造工艺主要影响因素的交互作用和相关性(英文)

确定聚异氰酸酯(PMDI)与脲醛胶(UF)混合胶黏剂胶接木材与废旧轮胎橡胶制备功能性复合材料工艺的可行性;研究木材-橡胶功能性复合材料制备工艺的主要影响因素(密度、热压时间和温度)对复合材料力学性能:内结合强度(IB)、静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)作用的相关性。采用Design-Expert的响应曲面法分析各主要因子密度、温度、时间对力学性能影响的变化规律,优化各因子,并揭示相互影响和作用机制。结果表明:密度对材料的力学强度有显著性的影响,热压温度与时间的交互作用同样对材料的力学性能影响显著;采用低成本的PMDI/UF混合胶黏剂能够很好地胶结木材和橡胶制备功能性复合材料;获得木材-橡胶复合材料最佳优化工艺:密度1000kg·m-3、热压时间300s、热压温度170℃。利用电子扫描电镜(SEM)揭示了木材-橡胶功能性复合材料的微观结构,并进行界面结构分析。对PMDI/UF胶黏剂胶接橡胶和木材的物理化学胶合机制进行全面系统的分析。