木质素改性脲醛树脂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响

针对竹层积材中甲醛释放量过高的问题,以碳化竹片为原料,利用木质素作为脲醛树脂胶黏剂的甲醛捕捉改性剂,对脲醛树脂胶黏剂进行共混改性后压制双层竹层积材。采用木质素添加量和组坯方式的双因素分析法,探讨木质素改性脲醛树脂胶黏剂对竹层积材甲醛释放量及胶合性能的影响;采用环境扫描电子显微镜(ESEM)对木质素改性后的竹层积材胶合界面进行微观形貌分析。木质素的加入使竹层积材的甲醛释放量明显降低,各组坯方式下竹层积材的甲醛释放量差异较小,均可达到GB 18580—2001标准规定的E2级;随着木质素添加量的增加,竹层积材的剪切强度逐渐增大,竹黄面与竹黄面无节组坯试件(II)、竹黄面与竹青面无节组坯试件(IO)及竹黄面与竹黄面有节组坯试件(Node)的剪切强度均在木质素添加量为40%时达到最大,分别为7.6,8.0和8.5 MPa,相比空白组分别提高了85%,70%和41%;对于竹黄面与竹黄面组坯试件,带节试件的胶层剪切强度大于无节组;由ESEM可知,碳化竹材胶合界面被压缩甚至压溃,表面细胞不同程度呈扁平碎片状,胶黏剂主要渗透到竹材的表层破坏细胞,多数为薄壁细胞,位于竹材表层的维管束中偶尔也会有胶黏剂存在,极少量胶黏剂可能通过裂隙进入竹材更深部位的细胞。结果表明:在相同木质素添加量条件下,组坯方式对竹层积材甲醛释放量几乎没有影响;黄-黄无节组坯试件、黄-青无节组坯试件及黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度随着木质素添加量的增加逐渐增大,黄-青组坯试件的胶层剪切强度普遍优于黄-黄组坯试件,黄-黄有节组坯试件胶层剪切强度均大于无节试件;ESEM分析表明,由于碳化竹片表面易被压缩压溃,木质素含量较大的高黏度胶黏剂缺乏有效渗透,致使胶黏剂集聚在压溃细胞表面,竹片胶合界面有效胶层厚度增大,从而导致胶层剪切强度增加。     

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。     

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。     

早园竹的力学性能特点及测试方法研究

通过该项研究结果表明,采用3点弯曲方法与顺纹压剪方法测定的竹材弦面剪切强度所得结果有着良好的拟合性;早园竹的力学性能在三度竹时达到最高峰,四度竹的弹性模量显著下降,抗弯强度和弹性模量略有下降;采用3种方法测试(沿竹青方竹黄和弦向加压)结果表明,3种测试数值结果具有良好的相关性。对早园竹采用不同测试方法所得的力学结果表明,对小径级竹材可以参照单向纤维增强材料的方法测定其力学性能,为小径竹材力学性能测试以及相关标准的制定提供可以借鉴的方法。     

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。     

毛竹节间材与节部材的构造与强度差异研究

竹节是竹子为适应其生存环境长期择优演化而形成的特殊构造,它对提高细长竹子的刚度与稳定性至关重要。但在竹的利用中,竹节对竹材的力学强度是否会有影响,说法不一。现以毛竹为研究对象,在比较了竹节间材和竹节之间的构造差异的基础上,以竹青、竹黄、竹节未处理和已刨平处理的两种试件形式,分析研究了毛竹的含节材与不含节的节间材在强度上的差异。结果表明,无论是自然状态下的竹材试件,还是刨去刨平青、黄、节的竹材试件,竹节对弯曲强度、顺纹剪切强度、抗压强度等力学性能均未见有降低的作用,相反还有着不同程度的增强作用。但竹节对竹材顺纹抗拉强度有着不可忽视的降低影响。     

高含水率木(竹)集成材生产工艺研究

纵向锯解、横截新采伐的杉木、马尾松、香樟木(含水率均在纤维饱和点以上),然后按材质状况分成无节和有节木段,调控木段含水率至30%~50%范围内,将无节木段指榫接长制成组合单元体坯料;新采伐的毛竹材纵向剖分后经粗刨制成竹条坯料。再将组合单元体(或竹条)坯料刨削光滑,使用聚氨酯胶及混合胶,采用冷压胶合工艺进行拼宽、拼厚,制成高含水率木(竹)集成材。通过胶层剪切强度及浸渍剥离试验,结果表明胶层最小剪切强度能满足后续刨切加工的要求。     

正交胶合木(CLT)性能测试及其分析

简述了国内首条大幅面CLT生产线制造的铁杉正交胶合木(CLT)的工艺过程,并主要对该CLT板主强度方向的弹性模量、抗弯强度,以及胶层剪切强度、层间剪切强度和浸渍剥离等性能进行了测试与分析。表明:铁杉CLT的抗弯性能和抗剪性能测试值均能达到加拿大ANSI APA PRG320—2012标准相关等级要求;CLT垂直层滚动剪切强度是决定CLT抗弯强度和界面层剪切强度的主要因素;真空—加压浸渍处理对胶结面附近木材力学性能的影响大于对胶层的影响,其浸渍剥离率的平均值为9.75%,单组份PUR胶黏剂的胶层剪切强度和耐候性等性能符合室外环境的使用要求;铁杉CLT的抗弯性能和抗剪性能测试值达到加拿大ANSI APA PRG320—2012标准相关等级要求,满足工程要求。     

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。     

实木拼接板胶合性能及其破坏形式

对铁杉木、橡胶木和北美核桃木拼接板的胶层耐久性能、侧拼抗剪和指接抗弯强度进行了检验.结果表明:侧拼胶层通过Ⅰ类浸渍剥离试验要求,指接胶层不能完全满足Ⅱ类浸渍剥离要求,破坏形式主要有胶层开裂和边齿脱落 ;侧拼抗剪强度低于木材顺纹抗剪强度5％,指接抗弯强度是木材抗弯强度的26.2％～77.9％,破坏形式主要有指接胶层开裂、指榫折断及木材撕裂.     

推动竹缠绕复合材料应用引领中国迈向材料强国

竹缠绕复合材料是以天然竹材为基材,以树脂为胶黏剂,采用缠绕工艺加工成型的新型生物基材料,具有质量轻、强度高、综合造价低、承压能力强、保温性能好、抗震抗沉降能力强、绿色环保、节能低碳等特点,可替代钢材、塑料、水泥等传统材料,广泛应用于城建、市政、交通、水利、航空、国防等领域,可大幅度减少不可再生材料的使用。竹缠绕复合材料的推广应用,对于推动传统行业高质量发展,促进中国向世界材料强国迈进以及人类社会的可持续发展意义重大。文章分析了竹缠绕复合材料的发展潜力、产业化现状及前景,对进一步推动竹缠绕复合材料应用提出了建议。     

氯氧镁水泥竹刨花板热压工艺研究

研究了热压温度、热压时间工艺参数的改变对氯氧镁水泥竹刨花极性能的影响,结果表明:随着热压时间和热压温度的增加,板材强度不断增强;综合板材性能在各参数下变化的幅度及生产成本的考虑,给出热压温度和时间的推荐参数:热压温度125℃、热压时间12,min或者热压温度100℃、热压时间16 min.     

竹复合管材湿热老化性能及其机理

采用加速老化试验方法对竹复合管材的湿热老化性能及老化机理进行研究,探究不同湿热老化历时下竹复合管材拉伸、压缩和弯曲性能的变化。结果表明,在交变湿热应力作用下,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量随湿热老化时间延长呈幂指数降低,拉伸劣化大于弯曲,弯曲劣化大于压缩,模量劣化大于强度;湿热老化28次后,竹复合管材拉伸强度、压缩强度、压缩弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量分别降低34.11%、25.64%、26.39%、26.14%和27.83%。交变湿热应力使结构层树脂和竹纤维均发生湿胀,结构层树脂湿胀率小于竹纤维,不均匀的湿胀使结构层树脂受拉、竹纤维受压,结构层树脂竹纤维界面产生剪切力,树脂开裂、脱落,纤维树脂界面形成孔洞和微裂纹降低有效应力传递,当剪切力大于界面粘结力时,界面损伤模式主要表现为脱粘以及剪切分层。     

三种典型竹质工程材料纵向弹性模量评价

以重组竹、竹束单板层积材（BLVL）、竹集成材为代表的竹质工程材料受到越来越多的关注和应用。文中采用超声波法、自由横向振动法和力学法分别对上述3种典型竹质工程材料的纵向动态弹性模量（MOE）进行评价比较,结果表明,横向自由振动法能较为快速、准确和无损地评价出竹质工程材料的MOE,MOE的变异系数与其自身铺装结构有关;重组竹、BLVL和竹集成材的一阶共振频率分别为455.73、380.41和487.62 Hz;超声波在竹集成材的纵向上传播速度最快,重组竹其次,BLVL最慢;三点弯曲力学测试发现3种竹质工程材料的断裂模式不同,全顺向的重组竹为竹纤维拉断和界面剪切破坏,纵横组坯的BLVL为横向竹束拉断以及竹/木复合界面分层,而更多体现实竹性能的竹集成材为底层竹材维管束拉断和拔出破坏,其断裂载荷为重组竹> BLVL >竹集成材,而断裂位移为竹集成材> BLVL >重组竹。     

毛竹竹材物理力学性能研究

为了解不同竹龄毛竹生材含水率、线性干缩率、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度等物理性能,对其加工应用的影响,笔者以2-7年生毛竹为材料进行研究,结果表明：竹材的生材含水率、气干干缩率（弦向、径向、纵向）和全干缩率（弦向、径向、纵向）随着竹龄的增加呈减小的趋势;从基部到梢部竹材的生材含水率、线性干缩率均减小;竹材线性干缩率弦向＞径向＞纵向.竹材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均随着竹龄的增加呈增大的趋势,尤其是3年生竹材的这些物理力学性能与2年生差异显著,但3年后生竹材差异不大;从基部到梢部竹材的气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度逐渐增加.综合考虑毛竹的物理力学性能和竹林的经济效益,适合采伐的是3年后生竹材,锯截之后的竹材也应根据部位不同进行区分,以便于加工应用过程中合理利用,提高产品的理化性能和质量的稳定性.     

近海迎风面毛竹林竹材物理力学性质的研究

竹子是集经济、生态和社会效益于一体的优良林种,有着繁殖容易、成林快、一次造林科学经营可持续利用等优点,是区域社会经济发展和生态环境保护的重要资源,其中,毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)H.de Lehaie)为我国所特有的最重要的经济竹种,具有分布广、面积大、利用领域广、效益好等特点。全国现有毛竹林面积720万hm2,其中,毛竹     

以竹代塑新产品竹微丝复合包装材料的制备及其性能

为减少塑料制品的使用,缓解其对全球环境的污染,以质量分数为90%的竹微丝、2%的聚乙烯、8%的甘油制备竹微丝复合材料,参照传统竹编织技艺,分别采用纯纵向编织法和纵横向编织法等制备了竹微丝复合包装材料,并对其性能进行分析。结果表明:1)与通过传统竹篾工匠手工制备的竹微丝相比,由大型智能化竹拉丝设备制备的竹微丝边缘更整齐;2)与竹微丝单方向编织技术相比,采用纵横向交叉编织技术的竹微丝复合包装材料的抗拉性能更好;3)竹微丝复合包装材料的拉伸强度远大于PE、PVC等传统塑料包装材料。