糠醇树脂改性对重组竹性能的影响研究

【目的】竹材内含丰富的淀粉和糖类物质,易遭霉菌侵蚀,耐候耐久性差,探讨糠醇树脂改性对重组竹物理力学性能和防霉性能的影响,为重组竹糠醇树脂改性技术提供参考和借鉴。【方法】利用10%、20%、30%质量浓度的糠醇树脂加压浸渍竹束单元,对其进行改性处理,并采用"热进冷出"工艺制备重组竹板材,测量不同质量浓度糠醇树脂改性处理竹束的颜色和增重率,比较不同质量浓度糠醇改性重组竹材的吸水率、吸水厚度膨胀率、弹性模量、静曲强度、热稳定性、防霉性能和微观结构,检测了糠醇树脂在竹材样品中的显微分布,系统研究了糠醇树脂质量浓度对重组竹物理力学性能、热性能和防霉性能的影响规律。【结果】糠醇树脂改性处理使竹材颜色明显加深,尺寸稳定性、热稳定性和防霉性能显著提高,与对照材相比,改性竹材的色差可提高30.92%,吸水率可降低41.03%,吸水厚度膨胀率可降低46.34%,热失重率可降低75.38%,防霉等级可提高3个等级;糠醇树脂改性处理对重组竹的弹性模量影响不显著,但使其静曲强度最大可降低20.21%;随着糠醇树脂质量浓度的增加,改性竹材的颜色、尺寸稳定性、热稳定性、防霉性能均呈显著增加趋势,其静曲强度呈逐渐降低趋势。【结论】糠醇树脂改性重组竹具有优异的物理力学性能和防霉性能,20%糠醇树脂改性重组竹对霉菌的防治效力达到100%,可广泛应用于室外竹制品的制造。     

饱和蒸汽热处理工艺对毛竹材理化性能及防霉性能的影响北大核心

采用热处理温度为140、160、180℃,热处理时间为20、25、30 min的饱和蒸汽热对毛竹材进行高温改性处理,分析了不同热处理工艺对毛竹材化学成分、结晶度和力学性能的影响,对比了不同热处理工艺条件下毛竹材的防霉效果。结果表明:1)热处理温度在140℃时,竹材中化学成分变化不大。当热处理温度在160℃以上时,竹材中半纤维素和纤维素的含量随热处理时间增加而减少,木质素相对含量呈上升趋势;2)热处理温度和时间都对竹材样品的结晶度有积极的影响;3)热处理温度在140℃时,竹材的弹性模量和静曲强度均比未处理时增加。随着热处理温度的升高和时间的延长,竹材的弹性模量和静曲强度下降,力学性能呈下降趋势。在180℃处理30 min后,处理材的弹性模量和静曲强度较未处理材降低23.15%和19.00%;4)饱和蒸汽热处理竹材的防霉能力与未处理材相比均有提高;热处理温度对竹材的防霉性能的影响大于热处理时间;经180℃处理30 min的竹材其霉变速度最慢,防霉效果最好。     

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。     

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。     

小径竹重组结构材性能影响因子的研究

以南方资源丰富的小径竹为原料研究了小径竹重组结构材制造工艺,重点探讨了重组竹结构材的密度,浸胶后竹束的干燥温度,去青与不去青以及竹种(刚竹、淡竹、慈竹、雷竹)对重组竹结构材物理力学性能的影响,并分析了用自行设计的竹材压轧疏解机对小径竹疏解的原理。为高效利用小径竹提供制造工艺依据。     

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.     

竹筒无裂纹展平生产技术

为了实现竹材的高效和高值化利用,将竹材截断成0.5~2 m的竹筒;去除竹筒内节,在竹青和竹黄层处理、纵向开槽后,对其进行160~200℃高温饱和蒸汽软化处理4~10 min,然后在竹材展平机上进行连续化展平处理;展平过程中竹黄面可以实施通过均匀分布交错的线槽或孔眼释放应力,以获得无裂纹的平面竹板材;展平后对竹板材进行干燥定型处理,即制得平整的无裂缝展平竹板。展平竹板可应用于竹地板、装饰板、复合板等加工制造,该竹筒无裂纹展平生产技术可提高竹材资源利用率,降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对毛竹材新产品开发具有借鉴意义。     

竹质异色重组装饰材工业化生产技术

竹质异色重组装饰材是以竹材为原料,采用柔性竹单元制造、竹束漂白、竹束深度匀染等关键技术,将不同色彩竹束重组制造的具有良好装饰效果的竹质建筑装饰材料。重点介绍了竹质异色重组装饰材工业化生产的主要工艺流程,总结产品开发过程存在的主要问题与解决途径,以期为竹质异色重组装饰材的推广应用提供参考。     

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。     

竹材无裂纹展平生产技术

无裂纹竹展平板的生产技术主要分为竹筒无裂纹展平技术和弧形竹片无裂纹展平技术。竹筒无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒去除内节、竹青,纵向开槽后,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在展平机上利用带有线槽或者孔眼的展平辊逐级加宽,展平成无裂纹的宽幅平面竹板材;弧形竹片无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒剖分成2片以上的弧形竹片,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在刨削展平一体机上先将弧形竹片整成圆弧形,去除竹片上竹黄、竹青层,再利用渐平弧辊和压平辊纵向逐级展平成无裂纹的窄幅平面竹板材。无裂纹竹展平板可广泛应用于竹集成材地板、刨切竹单板、竹集成材家具等加工制造,该竹材无裂纹展平生产技术可降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对竹材新产品开发具有现实意义。     

重组竹材料技术创新与面临的关键问题

重组竹是将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料，是中国拥有自主知识产权、并已实现产业化利用的一种竹基复合材料，具有原材料利用率高、力学性能优异的特点，产品可应用于室内外地板、家具、建筑结构材、装修装潢材，以及风电桨叶等高强度材料领域。目前，中国在重组竹制造技术领域取得重要进展，但也面临着许多制约产品开发与应用的基础研究障碍，亟待解决。文章总结了重组竹材料技术研究取得的重要进展，分析了重组竹材料在产品开发利用中尚需解决的技术问题，以期为高性能重组竹材料的理论研究和实践提供参考。     

竹-MMA复合材的制备及性能研究

采用真空注入法,将单体MMA注入竹材,然后以偶氮二异丁腈为催化剂,采用催化加热法聚合处理,制得竹-MMA复合材,测其力学性能和物理性能.结果表明:所制备的竹-MMA复合材比未经处理的素材,力学性能和物理性能都有明显提高.而且在本试验条件下,不同因素对竹-MMA复合材的制备及特定物理力学性能有着不同程度的影响.     

我国木、竹重组材产业发展的现状与前景

木、竹重组加工,是速生林木材和竹材未来最具发展前景的高效利用途径之一.通过回顾我国木、竹重组材产业的发展现状,对当前产业发展过程中存在的主要技术、工艺、设备和标准化体系建设等问题,进行了分析归纳,对我国木、竹重组材产业未来的发展提出建议.     

竹重组材的X射线光电子能谱分析

应用X射线光电子能谱分析(XPS)的技术手段,以冷压热固化与热压法两种生产模式的竹重组材为研究对象,分析其竹材表面元素组成及相对含量的变化。试验结果表明,冷、热压法竹重组材表面的C、O及相对含量有明显差异。从C原子结合形式来看,冷压法与热压法相比,冷压法竹重组材CA(-C-C或-C-H)含量增加明显,CB(C-O或C-OH)含量减少明显,CC(C=O)含量减少,CD(O-C=O)变化不大。说明竹材纤维素、半纤维素、木素,以及抽提物含量等化学组分出现不同程度的变化,进而影响二类竹重组材产品的物理力学性能。     

重组竹发展前景展望

重组竹是90年代开始研究的新产品。它竹材利用率高；物理力学性能优良；加工性能好；外表美观；工艺简单；且成本低廉，是很有发展潜力的新产品。可用作工程结构材料、装饰材料、家具用材、地板等，经过模压可作各种特殊用途。本文介绍了重组竹研究的起源，阐述了重组竹的研究现状，并且从资源、技术、经济效益三方面分析了重组竹在我国发展的可行性，预测了重组竹的发展前景。     

整形竹的研究(1)--制作技术

介绍了用自行设计和制造的高温成型设备,制作横截面为矩形的整形竹的工艺流程和技术要点。整形竹的制作特点是不用劈裂竹子,竹壁保持完整;竹内填充采用如稻草类的低质材料;整形采用“冷进热出”工艺;原料利用率和生产效率都很高。这种保持了天然竹特点的复合材料,可直接用于木结构建筑,室内装修和家具制作,是一种新的竹材利用方式。     

热压工艺对竹重组板材性能的影响

探讨了以竹材为主要原料的竹重组板材热压工艺的优化,研究了热压工艺对竹重组板材力学性能的影响,讨论分析了热压压力、热压时间、热压温度对竹重组板材吸水厚度膨胀率、耐沸水性、静曲强度、弹性模量、耐磨性、耐化学腐蚀性、浸渍剥离率和甲醛释放量等性能的影响。通过正交试验,得出的优化热压工艺为:①热压压力2.0MPa、热压温度145℃、热压时间1.7min/mm,热压压力对竹重组板材耐酸性、静曲强度和弹性模量等影响显著,对耐沸水性、耐碱性、耐盐性、耐磨性和浸渍剥离率等影响不显著。②热压时间对竹重组板材静曲强度有显著影响,对其他试验指标影响不显著。③热压温度对竹重组板材各试验检测指标均有一定的影响,但不显著。     

降压工艺对竹重组材性能的影响

对竹重组材的热压工艺进行研究,分析了板材降压时间、排湿时间、降压压力、出板温度等工艺因素对板材的静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率等性能的影响,探讨竹重组材热压的较佳工艺参数。试验结果表明:竹重组材采用"V"型的降压方式,可以提高板材的质量,缩短热压周期,提高生产效率。竹重组材较佳工艺条件为降压时间23 min,排湿时间60 s,降压压力1.0 MPa,出板温度70℃。     

高温热水处理工艺对竹重组材颜色耐久性及表面形貌的影响

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)碾压疏解竹束为原料,对其进行120、140、160℃各60 min,160℃各30、60、90 min的高温热水处理并压制成竹重组材,运用紫外老化试验箱加速老化方法对老化前后的竹重组材进行颜色变化分析,并运用扫描电子显微镜观察高温热水处理工艺前后的竹重组材表面形貌。结果表明:竹重组材颜色稳定性随着高温热水处理温度的升高而提升,160℃下ΔE*ab(处理前后颜色变化的大小)值最小为9.1,而处理时间对颜色稳定性的影响并不显著;扫描电镜结果表明,经过高温热水处理后的竹重组材相比未经处理的竹重组材的表面破坏程度大,表面组织也变得更加的松散,而未处理的竹重组材表面要相对致密。     

木/竹重组材制造技术专利分析

对全球木/竹重组材制造技术专利进行检索分析,包括发展趋势分析、技术分类分析、区域分布分析、主要竞争者分析、重点专利分析等内容,总结木/竹重竹材制造技术的整体发展态势,比较国内外专利申请现状的差异,为国内申请人进行技术研发和专利海外布局提供参考。