超声对竹材表面性能和竹层积材胶合性能的影响

运用超声空化作用处理漂白和炭化竹材以期提高竹材表面性能,提高胶黏剂在竹材表面上的浸润性,进而提高竹层积材的胶合剪切强度。分析了不同超声处理工艺对竹材表面粗糙度和表面润湿性的影响;测试分析了超声处理竹片制成的竹层积材的胶合剪切强度变化。结果表明:超声空化作用能够提高竹材表面粗糙度、降低酚醛树脂胶在竹材表面的接触角,提高酚醛树脂在竹材表面浸润性。超声工艺参数对竹层积材胶合剪切强度的影响程度由大到小依次是温度、功率、时间,竹层积材胶合剪切强度表明:相比较于未处理的竹层积材,经最优超声工艺处理后的漂白竹层积材胶合剪切强度提升18%,炭化竹层积材胶合剪切强度提升12.5%,说明超声提高了竹材表面粗糙度和表面润湿性进而增强了竹材与酚醛胶黏剂的机械耦合作用。总体来看,漂白竹材表面粗糙度大于炭化竹材、润湿性弱于炭化竹材,漂白竹层积材胶合剪切强度大于炭化竹层积材。     

酚醛树脂面粉添加量对竹层积材剪切强度的影响

以漂白竹片为原料,将不同比例的面粉添加至常规酚醛树脂胶(PF)和落叶松树皮粉和尿素改性酚醛树脂胶(PTUF)中,采用青面对青面和黄面对黄面两种胶合组坯方式制备双层竹层积材,探讨不同面粉添加量对两种结构竹层积材剪切强度的影响。结果表明:使用PF胶合的竹层积材,干强度随面粉的增加呈现先上升后下降的趋势,当面粉添加量为10%时达到最大值,而湿强度随面粉的增加呈现降低趋势,降低幅度为17%~51.7%;而使用PTUF胶合的竹层积材,干强度随面粉的增加呈现先上升后下降的趋势,当面粉添加量为5%时达到最大值,而湿强度随面粉的增加呈现降低趋势,降低幅度为35%~56.4%。因此,相比于PF,使用PTUF胶合的竹层积材,胶黏剂中面粉添加量不宜超过5%。     

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。     

深冷处理对竹层积材剪切强度及力学性能的影响

为开发超低温条件下的竹质复合材料,本研究探讨了竹层积材在深冷状态下的胶合强度稳定性及力学性能变化规律,以漂白和炭化毛竹竹片为原料,采用落叶松树皮粉和尿素改性的酚醛胶,以青面对青面胶合与黄面对黄面胶合的两种组坯方式制备双层竹层积材。研究竹层积材经-196℃的液氮处理前后的胶合剪切强度、静曲强度和弹性模量的变化。结果表明:经过深冷处理后,竹层积材的胶合剪切强度、静曲强度和弹性模量均有不同幅度的上升,上升幅度分别为9%~34%、3.6%~6.8%、3.6%~7.9%,表明竹层积材在超低温条件下具有较好的应用前景。     

生物源纳米二氧化硅对脲醛树脂降醛作用的研究

利用稻秸提取的生物源纳米二氧化硅,探讨了生物源纳米二氧化硅的添加量(0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)和改性温度(50℃和70℃)对脲醛树脂胶黏剂同化特性、甲醛释放量和胶合强度的影响。结果表明,随着添加量从0增加到2.0%,甲醛释放量降低,胶合强度总体增加。改性温度为50℃时,生物源纳米二氧化硅在脲醛树脂中能够均匀分散,起到偶联剂的作用,胶的同化时间逐渐延长,甲醛释放量降低,胶合强度增加。     

纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂的初步研究

以纤维素乙醇木质素、苯酚、甲醛为原料,氢氧化钠为催化剂,制备了纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂,研究了木质素替代苯酚的工艺以及对胶黏剂性能的影响。研究发现:当木质素替代率为30%时,纤维素乙醇木质素改性酚醛树脂胶黏剂胶合强度达到国家Ⅰ类板要求,甲醛释放量达到Eo级,且成本低、胶合强度好、低毒环保,可广泛用于制备室外级人造板。     

不同因素对竹/杨复合规格材性能影响

基于目前以规格竹条为单元制备竹集成材,存在单元尺寸小、出材率较低、劳动力成本高等问题,研究以无刻痕竹展平板为单元制备新型竹集成材,以有效改善生产效率,降低成本。以尺寸规格化的无刻痕竹展平板和杨木单板为原材料,制备展平竹-杨木-展平竹三层组坯结构的竹/杨复合规格材,运用单因素试验方法,探讨胶合界面方式、胶黏剂和杨木单板厚度三个因素对竹/杨复合规格材抗弯性能、胶合强度以及尺寸稳定性的影响。结果表明:以竹黄面-杨木-竹黄面胶合界面复合方式,采用脲醛树脂胶黏剂与2 mm厚杨木单板制备的竹/杨复合规格材整体性能较优。研究结论为今后新型竹集成材的制备奠定基础。     

复合工艺对竹/塑复合刨花板性能的影响

利用聚乙烯(PE)粉末取代部分脲醛树脂(UF)胶黏剂,与竹刨花制备三层结构竹/塑复合刨花板。通过正交试验探讨PE添加量、UF施胶量、热压温度及热压时间对竹/塑复合刨花板主要物理力学性能的影响。结果表明:较优工艺组合为PE添加量6%、UF施胶量2%、热压温度205℃、热压时间12s/mm,竹/塑复合刨花板达到LY/T1842—2009《竹材刨花板》A类理化性能指标要求;2h吸水厚度膨胀率和甲醛释放量分别为2.6%和2.4mg/100g,与普通竹材刨花板对比,分别减少了54.4%和54.7%;静曲强度达到19.6MPa,提高了14.0%。采用PE粉末替代部分UF胶黏剂生产竹/塑复合刨花板可行,且具有广泛的应用前景。     

高醚含量三聚氰胺改性脲醛树脂胶接胶合板性能研究

采用常规和高醚两种工艺合成了脲醛树脂及三聚氰胺改性脲醛树脂,研究了合成工艺、三聚氰胺添加、固化剂种类等对低摩尔比树脂胶接胶合板胶合强度和甲醛释放量的影响。结果表明:高醚工艺合成的脲醛树脂固化时间较长,胶接胶合板甲醛释放量较高。三聚氰胺在反应初期加入合成的高醚改性树脂胶接胶合板,胶合强度高,甲醛释放量低;三聚氰胺在树脂合成反应末期加入时主要起降低板的甲醛释放量作用。复合固化剂可有效促进低游离甲醛含量树脂的固化,提高胶合强度,降低甲醛释放量。     

纤维素纳米纤维增强增韧酚醛树脂及其竹材胶合界面性能研究北大核心

针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。     

低分子量改性酚醛树脂对竹层积材剪切强度的影响

采用低分子量酚醛树脂混合常规酚醛树脂,表征了胶黏剂热行为与分子量分布的情况,探讨了不同比例改性酚醛树脂胶黏剂对竹层积材剪切强度的影响.结果表明,低分子量酚醛树脂相比于常规酚醛树脂玻璃化转变温度较低,放热峰也不明显,主导分子量为810,而常规酚醛树脂主导分子量为2 036,小分子酚醛树脂分子量分布更均匀;不同比例低分子量混合酚醛树脂制备的竹层积材,剪切千强度在低分子比例10％时达到最大值,而湿强度随低分子比例增加持续降低,并且炭化竹材剪切强度普遍小于漂白竹材.     

竹材表面胶合性能

该文主要研究竹材表面胶合性能,重点探讨了竹材的热压压力、施胶量、竹龄、组坯方式、竹材的不同处理方式等因子对竹材胶合性能的影响,用电子扫描镜观察竹材胶层分布情况。研究结果表明:热压压力、施胶量、竹坯的组合方式对竹材的胶合强度有显著影响;未经处理的竹材表面的胶合性能优于高温和硼酸处理;竹材胶层的微观观察结果表明:在相同压力下,1度竹的胶层与竹材之间的有较大的缝隙存在,胶合面平整度低;其他龄竹竹材的胶层均未发现较大的缝隙,并且胶层表面相对平整,胶层在竹材表面最薄处只有10μm,最厚处在40~50μm之间;在15 kg.cm-2和20 kg.cm-2的压力下,基本上未见到胶层与竹材之间的缝隙,压力变化对胶层厚度没有显著影响,一般胶层厚度小于10μm。     

氯氧镁水泥与竹材胶合的力学性能试验研究

竹材和新型材料氯氧镁水泥均具有资源可持续、性能优良和原材料丰富等优点。介绍了氯氧镁水泥与竹条、竹帘连接后的抗压强度、抗弯强度与胶层剪切强度的试验和检测工作,并将制得的竹／无机复合材料的抗压强度、抗弯强度与单板,无机复合材料进行比较,将其与膨胀珍珠岩水泥进行胶层剪切强度比较。结果表明,氯氧镁水泥与竹材结合后,其整体性能优良,尤其是竹条／无机复合材料的抗压强度、抗弯强度、胶层抗剪强度均超过其他材料;对于竹材不同部位的胶层抗剪强度,竹黄无节处最大、竹黄有节处次之、竹青无节处再次之、竹青有节处最小。本研究对开拓我国竹材利用的新领域和提高竹材连接强度等方面具有较高的应用价值。     

脲醛树脂的纳米级改性研究

介绍了蒙脱土、有机蒙脱土、木质素三种物质对脲醛树脂的改性过程并对改性后脲醛树脂的各项性能进行了测试。结果表明:蒙脱土通过插层处理变为有机蒙脱土后,能显著改善脲醛树脂的性能指标。木质素和未改性的蒙脱土对改善脲醛树脂胶黏剂游离甲醛释放量几乎无影响。     

胶合竹片胶层开裂数值模拟研究

为了建立竹材胶合性有限元模型,分析胶合参数对胶合竹集成材性能的影响,为竹集成材数字化优化设计提供参考和指导。应用损伤内聚力单元模型分析胶合搭接竹片,建立竹材胶合开裂数值模型,研究胶接竹片在受载情况下滑剪破坏过程以及搭接长度对胶合竹片承载能力的影响。在位移载荷作用下,开始时胶合层的应力随着弹性变形位移的增加而增加,当达到一定值时胶层开始出现开裂,胶层破坏,且最大应力发生在靠近胶合层边界上;搭接竹片胶合能力随着搭接长度增大而增大。实验结果验证所建数学模型有效,对竹集成材进一步分析和应用提供理论技术支撑。     

水性异氰酸酯交联剂的应用研究

采用不同链长的聚醚多元醇与多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）反应,制备了两种不同结构的水性异氰酸酯（P-C、P-D）,联剂分别加入到氧化玉米淀粉胶黏剂和脲醛树脂胶黏剂中,以改善胶黏剂的胶接性能。通过粘接强度测试研究不同结构、不同用量的水性异氰酸酯对改性胶黏剂的胶接强度和耐水性的影响。实验结果表明：氧化玉米淀粉和脲醛树脂中加入水性异氰酸酯交联剂制备胶合板,胶接强度及耐水性均有显著提高。氧化玉米淀粉胶黏剂中加入10%的水性异氰酸酯P-D后,所制备胶合板的干态剪切强度可达2.64MPa。脲醛树脂胶黏剂中加入7.5%的P-D后,干态、湿态剪切强度分别为1.24MPa和1.23MPa,甲醛释放量为0.31mg/L,达到E0级标准。     

甲醛捕捉剂在胶合板生产中的应用

普通UF树脂胶中添加甲醛捕捉剂H300或H800后,其固化时间明显延长.采用H300或H800改性的UF醛树脂胶黏剂生产胶合板,在保证胶合强度的前提下,板材的甲醛释放量达到国标E2或E1级要求.     

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。     

不同胶黏剂对俄罗斯落叶松木材胶合性能的影响研究

为验证进口俄罗斯落叶松木材胶合性能,选用4种具代表性的结构用室温固化胶黏剂,根据GB/T 26899—2011《结构用集成材》进行胶合性能试验,对俄罗斯落叶松及胶黏剂的胶合性能进行分析研究。结果表明:对于俄罗斯落叶松,单组份聚氨酯、双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯3种胶黏剂的胶层剪切强度和胶层剥离率均满足标准要求,其中双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯胶黏剂胶合性能优异,单组份聚氨酯胶黏剂胶合性能良好;间苯二酚-甲醛树脂胶黏剂的胶合性能虽能达到标准要求,但不推荐作为结构用胶黏剂。     

基于规格竹片的胶合界面研究现状及建议

胶合界面对竹质复合材料的整体性能起着非常关键的作用,在制备或使用过程中,胶合界面是应力应变传递的必经通道,是决定材料使用强度和使用寿命的关键因素。为提升和改进新开发的竹材弧形原态重组材料的胶合性能,从规格竹片表面特性和处理、竹材用胶黏剂改性处理及胶合界面表征等方面分析了胶合界面的研究现状,并结合存在的问题提出了建议。不同物理和化学方法处理后竹材表面润湿性的研究较多,且主要集中在矩形规格竹片,而胶黏剂改性研究对象和方法相对单一;现有规格竹单元多为矩形竹片,其胶合界面呈平面结构,而弧形竹片间的曲面胶合界面影响应力和应变的传递,胶合界面表征技术在微观尺度上较好地体现了界面微观特性,但未能体现界面的几何效应。因此,弧形曲面胶合界面的观测空间有待提升。此外,界面形态和微观力学性能的独立表征未能体现界面整体性能,应发展多维设备联用,实现多性能同步表征。