磁控溅射镀铜木材单板导电性能和润湿性能

以樟子松单板为研究对象,采用磁控溅射的方法在木材单板表面制备铜薄膜,分析镀铜木材单板导电性能和润湿性能。结果表明:在溅射镀膜初期,不能检测到样品的方块电阻,木材单板表面导电性能较差;镀膜时间超过150 s的样品能够检测到方块电阻值,而且随着镀膜时间的增加,镀铜木材单板的方块电阻逐渐变小,导电性增强;未封闭处理的镀铜木材单板横纹方块电阻要比顺纹的方块电阻高出1.5倍。当溅射时间为150 s时,接触角接近90°;随着磁控溅射镀铜时间增加,木材单板的接触角逐渐增大,亲水性逐渐降低,木材单板表面润湿性也实现了由亲水性向疏水性转变。     

桦木单板/玻璃纤维复合材料声学振动性能的研究

目的面对我国乐器音板用材资源的严重不足,寻找新材料替代传统乐器木质音板用材是非常有必要的。方法本试验以玻璃纤维为增强材料,桦木单板为基体,按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。通过对玻璃纤维复合材料声学振动性能检测分析,探究玻璃纤维布的不同铺放位置和铺放层数对复合材料声学振动性能的影响。结果用1层玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料A的比动弹性模量和E/G值分别为22.20GPa和16.55,比用1层玻璃纤维布铺放在芯层单板单侧的复合材料B分别高了8.7%、17.8%。用2层玻璃纤维布分别铺放在上下表层单板内的复合材料C的比动弹性模量和E/G值分别为25.04GPa和17.04,比用玻璃纤维布铺放在芯层单板两侧的复合材料D高了7.5%和18.0%。纤维铺放位置对声辐射品质常数和声阻抗的影响较小。玻璃纤维布的层数与复合材料的声学振动性能不成线性关系,铺放2层玻璃纤维布的复合材料具有较高的比动弹性模量和E/G值。玻璃纤维布铺放3层和4层的复合材料的比动弹性模量和E/G比铺放2层的都小。随着玻璃纤维布层数的增加,声辐射品质常数呈减小的趋势。通过综合评分法分析发现:玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料综合评分值都高于铺放在靠近芯层单板的复合材料,铺放2层玻璃纤维布的复合材料的综合评分值达到最大。结论玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料声学振动性能优于纤维布铺放在靠近芯层单板的复合材料。铺放2层玻璃纤维布的复合材料C的声学振动性能达到最好。尽管复合材料C的E/G值约为西加云杉的80%,但比动弹性模量和西加云杉的相接近,说明桦木单板/玻璃纤维复合材料具有替代传统木质音板用材的可能性。      

光控润湿性转换的抑菌性木材基银钛复合薄膜

以水热法和银镜法在木材表面制备出Ag-TiO2复合微纳米结构薄膜,并通过有机物氟硅烷修饰使木材表面具有超疏水性。采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线衍射能谱（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和接触角测试等方法对木材表面进行了分析和表征。研究结果显示,经氟硅烷修饰后的Ag-TiO2负载的木材表面具有良好的紫外光驱动润湿性转换的特性,即光照前为超疏水性（152．8°）和亲油性（25°）,光照一段时间后转变为超疏油性（150．2°）和亲水性（26．2°）。这是由于氟硅烷受到紫外光照射后会光致分解破坏一部分的烷基链,并在紫外光的激发下产生亲水基团所致。同时,与单纯TiO2负载的木材相比,Ag-TiO2复合薄膜中银纳米颗粒赋予了木材良好的抑菌性能,可提高木材的生物耐久性。以上研究为木材润湿性转换的智能化设计和多功能化设计开辟了新的途径。     

樟子松单板表面润湿性研究

为了改善樟子松单板表面的润湿性,提高木塑复合材料的界面结合,以樟子松单板为研究对象,对其表面进行改性处理.采用接触角测定仪测定不同探测液在其表面的接触角,得知其表面润湿性,进而推导出其表面自由能.结果表明:偶联剂改性樟子松单板可以有效提高木材表面自由能,且随着偶联剂量的适当增加,木材表面的自由能增加,从而提高木材与塑料的界面结合性.     

热处理对表面密实材变形固定及性能影响

目的高温热处理是一种广泛使用的木材压缩变形固定方法,以往研究中大多对木材进行整体热处理,但整体热处理方式耗时长能耗大,且表面密实材仅仅是表面几毫米的密实层需要固定,因此有必要探究一种适合表面密实材的变形固定方法。方法本研究采用热压机对表面密实材进行表面热处理,并对不同条件处理后的试件进行回弹率、表面硬度、耐磨性、材色的测定和红外光谱分析,探讨热处理对表面密实材变形固定和性能的影响。结果热处理对固定木材表面的压缩变形效果显著,且吸湿、吸水和水煮回弹率均随着处理温度的升高或处理时间的延长而降低。当温度高于200 ℃,延长处理时间会造成木材表面硬度和耐磨性的降低。随着热处理温度的升高或处理时间的延长,表面密实材的明度差、红绿轴色品指数差和黄蓝轴色品指数差的绝对值增大,色差增大,材色变深。热处理后各吸收峰的吸光度均呈现降低的趋势,且随热处理温度的升高和处理时间的延长降低越明显,在高温作用下木材3大组成成分纤维素、半纤维素和木素由于热解反应导致其含量降低,另外影响木材尺寸稳定性的羟基和羰基的数量也相应减少。结论热处理可以对表面密实材进行有效地变形固定,但提高处理温度或延长处理时间会导致木材表面硬度和耐磨性的降低以及材色的变化。      

纳米纤维素表面聚丙烯酸丁酯原位修饰

目的 由于强亲水的纳米纤维素与有机高分子材料之间的界面相容性差,使其作为一种有前景的增强剂应用受到限制。采用丙烯酸丁酯（BA）对纳米纤维素（CNF）表面进行原位乳液接枝聚合改性可以提高纳米纤维素与聚乳酸等高分子材料的相容性。方法本研究优化了纳米纤维素表面接枝聚丙烯酸丁酯（PBA）链接枝率的影响条件,并利用傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射光谱（XRD）、透射电镜（TEM）、热重（TG）、X射线光电子能谱（XPS）以及扫描电子显微镜?能量散射X射线微区（SEM-EDS）分析等手段对聚丙烯酸丁酯修饰前后的纳米纤维素进行了表征,利用扫描电子显微镜对改性纳米纤维素与聚乳酸基体的相容性进行了分析。结果改性纳米纤维素（PBA-g-CNF）在1 734 cm? 1出现了典型的羰基红外吸收;改性纳米纤维素的结晶度指数为48%,较纳米纤维素的61%有所下降;纳米纤维直径由50 nm增加至 80 ~ 100 nm;最大热失重温度由改性前的340 ℃增加至改性后的354 ℃;纳米纤维素中的C和O的原子数比为1.89,改性纳米纤维素的C和O的原子数比为3.76,C和O元素在改性前后纳米纤维素中分布均匀;改性纳米纤维素与聚乳酸的共混膜材料拉伸断面呈现出韧性断裂过程。结论 聚丙烯酸丁酯改性纳米纤维素是成功的,且改性过程主要发生在纳米纤维素的表面。改性后的纳米纤维素与聚乳酸之间展现了良好的界面相容性。      

化学成分对木材细胞壁纵向弹性模量和硬度的影响

以杉木成熟材晚材为研究对象,采用化学成分选择性脱除方法依次脱除木质素和半纤维素。利用纳米压痕技术,在纳米尺度上,探讨半纤维素和木质素对木材细胞壁压入力学性能的影响。结果表明:木质素对细胞壁的弹性模量影响显著,脱除木质素后细胞壁弹性模量损失了6.53%。半纤维素是一种界面高分子,在细胞壁中作为连接纤维素和木质素的界面偶联剂,对细胞壁的纵向弹性模量影响极显著,脱除半纤维素后细胞壁弹性模量损失约为9.16%。木质素和半纤维素对细胞壁的硬度影响均显著。木质素脱除后,细胞壁硬度降低了16.98%。半纤维素脱除处理与脱木质素处理相比,硬度仅下降了0.87%。      

纳米TiO_2对传统蜂蜡烫蜡木材表面性能的影响

为了改善传统蜂蜡烫蜡表面的耐光老化性能,以缅甸花梨木为基材,通过直接共混的方式制备纳米TiO2混合蜂蜡。通过测试烫蜡单板的色度学参数、表面光泽度、接触角及纹理明显性的变化,评价TiO2添加量对传统蜂蜡烫蜡表面性能的影响。结果显示:纳米TiO2的应用对烫蜡木材的表面性能有较好的改善,纳米TiO2质量分数在0.5%时对蜂蜡烫蜡木材表面的改良效果最佳。     

纳米ZnO改性蜂蜡处理缅甸花梨木材表面性能

为了提升传统烫蜡工艺处理后木材的表面性能,采用3种质量分数(0.5%、1.0%、2.0%)的纳米ZnO分别对烫蜡原料蜂蜡进行共混改性,并按照传统烫蜡工艺对缅甸花梨木试件进行表面改性蜂蜡烫蜡处理。采用扫描电子显微镜和能谱仪对处理材的微观形貌及纳米材料分散情况进行表征,通过分析处理材表面的耐紫外老化性、疏水性及抗菌性,探讨不同纳米ZnO含量对烫蜡后木材表面性能的影响。结果表明:经纳米ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木材表面的颜色稳定性、疏水性和抗菌性均得到了明显改善。质量分数为1%的纳米ZnO改性蜂蜡处理材的表面性能最佳;96 h紫外老化后,其总色差较纯蜂蜡处理材降低了42%,接触角始终保持在102°以上;具备了显著的抗菌性,抑菌率可达65%。纳米 ZnO改性蜂蜡烫蜡后的木器颜色能够持久稳定,对于烫蜡木器使用范围的扩展具有重要意义。      

纳米 TiO 2对传统蜂蜡烫蜡木材表面性能的影响1）

为了改善传统蜂蜡烫蜡表面的耐光老化性能,以缅甸花梨木为基材,通过直接共混的方式制备纳米TiO2混合蜂蜡。通过测试烫蜡单板的色度学参数、表面光泽度、接触角及纹理明显性的变化,评价TiO2添加量对传统蜂蜡烫蜡表面性能的影响。结果显示：纳米TiO2的应用对烫蜡木材的表面性能有较好的改善,纳米TiO2质量分数在0．5％时对蜂蜡烫蜡木材表面的改良效果最佳。     

填缝型微波膨化木基金属复合材料制备及其性能表征

  目的  以高能微波处理后的木材增值利用为研究目标,制备填缝型微波膨化木基金属复合材料（WMC）,为微波处理人工林实木增值利用提供参考。  方法  采用抽真空浸渍方法,以锡铋低熔点合金和辐射松微波膨化木为原料,制备填缝型WMC,通过扫描电镜、能谱分析、计算机层析成像、动态热机械分析、热重分析、差示扫描量热分析、X射线衍射分析、红外光谱等测试技术,表征和分析WMC的微观形貌、热稳定性、表面接触角等性能。  结果  锡铋合金填充在微波膨化木的缝隙处,与木材形成“机械互锁”方式的啮合结构,使其在缝隙处紧密结合,提高了界面结合强度。WMC中锡和铋的质量分数分别为25.97%和31.13%,计算机层析扫描图像重构了锡铋合金在WMC中的空间分布位置,实现了WMC可视化的三维渲染,展示了其独特的纹理。WMC与基材相比具有更高的贮存模量、损耗模量和残炭量,热稳定性得到提高。WMC未出现新的酯类、醚类等官能团特征峰,晶体结构未受到破坏,结晶度呈现上升趋势,由基材的25.9%增加至38.6%。60 s时接触角比基材提高了172%,疏水性显著提高。  结论  本研究制备了填缝型微波膨化木基金属复合材料,观察与模拟了锡铋合金在微波膨化木中的分布,表征了其热稳定性与表面接触角等性能,为基于高能微波处理木材研制新型木质产品提供了新思路。      

纳米氧化铜表面超疏水膜的制备

通过控制氧化法在铜基底表面制得了氧化铜纳米花瓣膜,然后分别用十二烷基硬脂酸、硬脂酸、十二烷基硫醇和线性低密度聚乙烯对其表面进行修饰.结果表明:试验得到了超疏水复合膜,表面接触角均超过150°,滚动角小于5°.其中,十二烷基硫醇修饰时,可在短时间内(1h)得到疏水性较高的纳米复合膜,表面的接触角达到165°.通过晶型分析讨论纳米氧化铜的形成机理,并用X-射线粉末衍射(XRD)、接触角测量、表面反射红外光谱(IR)及扫描电子显微镜(SEM)对复合膜进行了表征分析,结果表明,试验成功制备了具有不同形貌的超疏水性纳米结构复合膜.     

基于水曲柳基材的水性漆漆膜性能研究

  目的  水曲柳作为优良的硬质木材，常被用来制造中高档家具。水性漆是一种非常环保的涂料，研究其在水曲柳基材上的漆膜性能对于水性漆性能的提高和涂饰工艺的优化具有重要的现实意义，还可为水性漆在木材上的大规模工业化应用提供理论支持和科学依据。  方法  以水曲柳为基材，用商业水性漆对其进行涂饰，待漆膜完全固化后按照相应标准测定漆膜的各个性能，并用SEM和FTIR分析水性漆在基材上的附着机理。  结果  得到的漆膜厚度为96.63 μm，硬度为H，附着力高至0级，耐水性可达1级；涂饰前后总色差值ΔE为9.86，说明本涂饰较好地保持了水曲柳本身的颜色。由于底漆均匀地覆盖在基材表面，封闭了基材中亲水性的羟基，使得涂饰底漆后基材表面的接触角提高了10°，疏水性能得到提升。涂饰后基材的表面光泽度明显提高，且其平行纹理方向的光泽度比垂直纹理方向的高了40.4%。这主要是由于组成木材的细胞大多呈轴向排列，水性漆主要填充在纵向排列的细胞腔中，很难渗入到以纳米级孔隙为主的细胞壁中。水性漆与基材主要以机械互锁的物理形式相结合，此外也发生了化学反应。1 148 cm? 1处峰强度增加，说明水性漆中的羧基与基材中的羟基发生了酯化反应；出现了新的1 063 cm? 1峰，说明基材中的纤维素与水性底漆中的羟基发生了醚化反应。  结论  水性漆能在水曲柳表面形成较好的附着，保护性能较好，且能有效提高基材的视觉效果，进而提高其商业价值。      

4种竹材微纤丝角变异及其对抗弯性质的影响

采用X线衍射技术研究4种常见经济型竹种撑篙竹、粉单竹、吊丝竹、青皮竹的微纤丝角变异以及撑篙竹材质生成过程中微纤丝角（MFA）在纵向和径向位置的变化趋势，并探讨微纤丝角对竹材抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）影响。4种3年生竹材的平均微纤丝角由大到小顺序为粉单竹＞吊丝竹＞撑篙竹＞青皮竹，分别为10.46°、9.73°、9.66°和9.52°，竹种间的微纤丝角差异甚微，变化范围在0.53°～1.48°；在径向上，撑篙竹与其他3种竹材微纤丝角从内侧到外侧到竹黄均呈增加趋势。方差分析表明，径向部位对微纤丝角有显著性影响。撑篙竹微纤丝角受竹龄影响不显著，随竹龄的增加呈现先增加后降低的趋势；在纵向上，不同竹龄的微纤丝角沿竹秆高度方向变化趋势不尽相同，受纵向部位影响显著。微纤丝角对4种竹材的抗弯性质都有一定程度的影响，只有粉单竹的抗弯强度和抗弯弹性模量与微纤丝角的相关性比较显著。研究结果以期为竹林培育和竹材合理加工利用提供理论依据。     

细胞壁微纤丝角和结晶区对木材物理力学性能影响研究进展

木材是由不同种类的细胞组成的天然材料,其实体物质是组成其结构的各类型细胞的细胞壁。细胞壁的超微构造主要包括微纤丝和结晶区,微纤丝角能表征纤维素微纤丝的取向,纤维素大分子链排列的有序程度及排列形态决定其结晶程度和微晶形态等结晶区特征。基于前人的研究,系统概述了细胞壁微纤丝和结晶区对木材物理力学性能影响的研究进展,重点围绕微纤丝角和结晶度2个方面,分别归纳了二者对木材密度、尺寸稳定性、木材声学等物理性质以及弹性模量、强度等力学性质的影响作用,同时阐述了微纤丝角与木材硬度和刚度以及结晶度与冲击韧性等的相互关系,并概述了细胞壁微晶形态对木材润湿性和纤维强度影响方面的研究进展,最后对今后的研究方向进行了展望。     

施胶量对单板造纸污泥复合板性能的影响

以竹浆造纸污泥为原料,杨木单板为表面增强单元、UF为胶粘剂制备新型复合材料。结果表明,单板造纸污泥复合板材较纯污泥板弹性模量、内结合强度、表面胶合强度等力学指标增加明显,可满足相关标准对板材的质量要求。从强度与环保要求两方面综合考虑,污泥施胶量以13%、单板的施胶量以150 g·cm^-2为宜。     

竹材表面ZnO纳米薄膜的自组装及其抗光变色性能

ZnO纳米棒对紫外线具有超强的吸收能力,有可能大幅度改善竹材抗光变色性能。在低温溶液体系下,通过ZnO晶种形成和晶体生长两道工序在竹材表面自组装形成ZnO纳米薄膜,探索大幅度改善竹材抗光变色性能的可行性,并重点研究了种子液浸渍时间对ZnO纳米薄膜形态的影响。结果表明:在晶体生长条件一致的前提下,竹材表面所形成的薄膜形态与在种子液中的浸渍时间密切相关;0.5和1h浸渍使竹材表面形成了由直径小于20nm的ZnO纳米颗粒组成的薄层;2h浸渍形成微纳米网状和哑铃棒状结构;当浸渍时间增加至4h,表面薄膜则主要为无序的纳米棒和少量微纳米六面体结构;经过120h加速老化试验,发现空白试样总色差是表面生长出ZnO纳米棒试样的3倍,改性试样表观颜色的光稳定性显著增强。     

桦木单板/玻璃纤维复合材料的制备工艺优化

目的为了探究工艺因子对复合材料声学振动性能的影响,优化复合材料制备工艺条件参数以提高复合材料声学振动性能。方法按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪（FFT）对复合材料的声学振动性能进行检测,以比动弹性模量（E/ρ）、弹性模量和剪切模量的比值（E/G）、声辐射品质常数（R）、损耗角正切（tanσ）、声速（v）归一后的综合得分值为响应指标,分析热压时间、热压压力、施胶量对复合材料的声学振动性能的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面分析法建立工艺因子和响应值的二次回归模型,优化复合材料的制备工艺条件。结果单因素实验范围内,在热压时间10 ~ 25 min、热压压力0.6 ~ 1.3 MPa、施胶量140 ~ 180 g/m2时,复合材料声学振动性能显著提升,说明实验的工艺因子对复合材料声学振动性能影响显著。利用Design-Expert软件对复合材料的声学振动性能测试结果进行二次多项式回归拟合,剔除对模型影响不显著的因素,建立了复合材料综合得分值的响应面模型。通过响应面模型优化后的最佳工艺条件为:热压时间24.5 min、热压压力1.3 MPa、施胶量180 g/m2,此条件下复合材料的E/ρ为25.27 GPa,E/G为15.99,R为6.48 m3/（Pa·s3）,tanσ为0.001 25,v为5 026.55 m/s,综合得分值可达到98.19。结论综合得分值的模型P < 0.000 1,响应值的实测值和预测值之间的偏差均小于5%,说明响应值与回归模型均存在高度显著关系,也说明回归模型准确、可靠。