不同竹龄和部位对毛竹纤维形态及结晶度的影响

  目的  研究竹龄与部位对毛竹Phyllostachys edulis纤维形态及结晶度的影响,为实现毛竹在制浆造纸、竹纺织品等工业生产中的高效选材利用提供基础数据。  方法  采用纤维离析法,借助普通光学显微镜,测定纤维形态;通过Segal法计算相对结晶度。  结果  竹龄主要影响竹材的纤维长度,纤维长度随竹龄的增长而增大,且80%的纤维长度为1 000~2 500 μm,属长纤维。轴向高度对毛竹材纤维形态的影响较小,纤维壁腔比、长宽比在3个取样部位间差异显著(P＜0.05),但未有明显变化规律;轴向上,不同位置纤维长度未见显著差异。径向纤维长度从大到小依次为竹肉、近竹青、近竹黄;结晶度与竹龄无明显关系,径向上由近竹黄到近竹青呈现递增趋势。在影响竹材纤维形态的因子中,竹龄贡献率最大,影响最为明显。  结论  毛竹纤维形态受竹龄影响最大,受径向取样部位影响明显,轴向高度影响较小,所有部位纤维可用于工业生产,建议将竹龄作为原材料筛选的优先指标。图6表6参22     

龙竹材的解剖性质

对龙竹(Dendrocalamus giganteus)材维管束形态、纤维形态、组织比量进行分析测定,研究了不同年龄、不同胸径、竹秆不同部位解剖性质的变异特点:龙竹的维管束为断腰型和双断腰型;维管束的径向长为0.554~1.224mm,平均0.839mm;弦向长为0.364~0.635mm,平均0.521mm;径向长度与弦向长度比1.32~1.99,平均1.61;维管束的密度为84~268个/cm2,平均为175个/cm2。结果还表明:龙竹材纤维长度主要受竹秆部位的影响,与年龄和胸径无显著相关;组织比量与竹龄和竹秆胸高直径也无显著关系。     

绵竹生长季解剖特性研究

采用纤维图像分析方法,对绵竹(Bambusa intermedia)从竹笋到成竹发育过程中主要解剖特征进行研究。结果表明,竹笋时期表皮层无长短细胞差异,细胞壁薄,幼竹时期形成长短细胞(栓质细胞和硅质细胞),硅质细胞数量和体积增加;随着竹龄的增加,基本组织减少,输导组织增加,纤维组织增加;在发育期纤维直径、双壁厚、腔径、长度、长宽比、壁腔比、腔径比随竹龄增加而增大,同一时期纤维直径中部大于基部大于顶部;维管束径向直径和弦向直径随竹龄增加增大,同一时期数值中部最大。     

毛竹材不同部位纤维形态及部分物理性能差异

  目的  探明毛竹Phyllostachys edulis竹青、竹黄及竹肉不同部位的纤维形态、力学性能以及干缩性能等差异,为毛竹材高效利用提供基础数据。  方法  通过纤维离析与显微观察、力学性能与尺寸稳定性测试,分析比较毛竹材不同部位性能差异。  结果  毛竹材竹黄、竹肉与竹青不同部位中,纤维长度和宽度以及纤维占比差异极显著(P＜0.01)。竹青和竹黄的纤维长宽比较为接近,且极显著小于竹肉(P＜0.01)。竹青密布维管束,对毛竹材抗弯强度、弹性模量贡献最为大,其次为竹肉和竹黄。就顺纹抗压强度而言,从大到小依次为竹青、竹黄、竹肉。竹材横向干缩性明显大于纵向,全干干缩率从大到小依次为径向、弦向、纵向。竹材不同部位中,径向和弦向气干干缩率的大小关系略有差异。  结论  毛竹材不同部位性能差异明显,竹黄抗压力学性能优于竹肉,可将竹黄保留用于制备新型竹木复合材料,有助于提高竹材利用率。图2表5参37     

17 种丛生竹竹材的比较解剖研究

对6 属17 种丛生竹竹材进行了比较解剖研究。结果表明, 不同类型竹种的内部解剖构造存在明显差异, 主要是维管束的形态及密度。供试竹种中竹杆维管束类型主要有紧腰型和断腰型两大类, 其中断腰型又可细分为花竹亚型、信宜石竹亚型、黄麻竹亚型和大琴丝竹亚型。通过对竹材内部解剖特征的分析比较, 发现不同用途竹种的内部结构也存在一定差异。结合竹子分类, 提出了一些参考意见。     

17种丛生竹竹材的比较解剖研究

对６属１７种丛生竹竹材进行了比较解剖研究。结果表明,不同类型竹种的内部解剖构造存在明显差异,主要是维管束的形态及密度供试竹种中竹杆维管束类型主要有紧腰型和断腰型两大类,其中断腰型又可细分为花竹亚型、信宜石竹亚型,黄麻竹亚型和大琴丝竹亚型。通过对竹材内部解剖特征的分析比较,发现不同用途竹种的内部结构也存在一定差异。结合竹子分类,提出了一些参考意见。     

金佛山方竹细胞构成、形态及细胞壁层构造变异性

  目的  为探究金佛山方竹细胞构成、形态及其细胞壁层构造特征,揭示其随竹龄、竹秆轴向部位的变化规律以及与环境气候因素的相关性,从而丰富其基础解剖数据,促进金佛山方竹秆材资源的高值化利用。  方法  以1 ~ 5年生金佛山方竹天然植株为研究对象,采用传统切片法和富兰克林离析法制得永久横纵切片和离析单根纤维,通过光学显微镜和场发射扫描电镜观察并测量其组织比量、维管束、纤维细胞、基本组织薄壁细胞以及细胞壁壁层结构等特征。  结果  金佛山方竹基本组织占比（体积比）最大,为56.16% ~ 65.92%;纤维组织占比次之,为27.69% ~ 34.18%;输导组织占比最小,为6.40% ~ 9.85%。维管束类型为开放型和半开放型,维管束密度、径向宽度和弦向宽度随竹龄、竹秆轴向变化差异均显著,宽度径弦比几乎一致,介于1.2 ~ 1.3之间。纤维细胞长度在1.7 ~ 2.1 mm之间,长宽比为110 ~ 133,属于长纤维等级。薄壁细胞形态多样,存在显著的竹壁径向差异。纤维细胞次生壁层数为奇数层,最高达9层,呈现出宽窄交替的特征;薄壁细胞次生壁层数也为奇数层,最高达9层,每层厚度近似相等,呈现出松紧相间的特征。竹壁不同位置的细胞壁层数存在差异性,但细胞壁最高层数随竹龄与竹秆轴向部位变化差异不显著。年平均降水量显著影响金佛山方竹的输导组织比量,呈负相关关系;气温显著影响维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚,前者呈负相关关系,后者呈正相关关系。  结论  金佛山方竹显微构造特征在竹龄和竹秆轴向部位两个变化模式下存在一定的构造差异性,但没有明显变化规律,3 ~ 4年生金佛山方竹显微构造特征相对趋于稳定。此外,环境气候因素与金佛山方竹解剖构造特征均存在一定的相关性,且与输导组织比量、维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚等存在显著相关性。      

竹材化学成分分析和表面性能表征

系统地研究了不同竹龄、部位毛竹(Phgllochysheterocyclavar.pubscense)化学成分的差异;应用化学光电子能谱仪(ESCA)和红外光谱(FTIR)对竹材的表面性能进行了分析表征。结果表明:不同竹龄竹材抽提物差异较大;竹材从根部到梢部,pH值逐渐增加;从竹青到竹黄,pH值逐渐降低;竹青表面的氧原子大于竹黄表面氧原子的比例;竹材的表面主要以木质素和各种抽提物为主,而纤维素和半纤维素含量明显低于木质素和抽提物;靠近竹青处的竹材表面的半纤维素含量低于竹黄,竹青的表面的羟基震动强于竹黄,且竹青表面的活性自由羟基的数量高于竹黄表面。     

雷竹人工林竹材物理力学性质

为了有效利用雷竹Phyllostachys praecox竹材,对雷竹人工林竹材物理力学性质进行了研究.结果表明:竹龄对雷竹的物理力学性质有显著的影响;竹材的径向、弦向和体积干缩系数随竹龄增加逐渐减小;基本密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至4～5年生较稳定.竹秆由下至上,含水率和干缩性逐渐减小;维管束密度和基本密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.根据材性来看,竹材的采伐利用以4～5年生为合适.表3参10     

单纤维拔出试验表征硼纤维/环氧界面剪切强度研究

设计了一种单根硼纤维拔出试样制备方法,并测试了不同树脂基体的硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度;研究了单根硼纤维拔出界面破坏过程.结果表明:单根硼纤维拔出过程中,首先在纤维包埋起始部位和包埋端部产生裂纹,最后包埋中间部位的树脂基体破坏.摩擦力承担着较大的纤维拔出载荷;加入15%的液体丁腈橡胶硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度为33.69 MPa.     

毛竹竹篼顺横纹抗剪性能的试验

为了获得毛竹竹篼的顺横纹抗剪性能,以毛竹竹篼为试验材料,在微控电子万能试验机上进行抗剪试验。结果表明:竹篼含水率12%时,横纹V向抗剪强度均值为24.1 MPa、横纹H向抗剪强度均值为23.2 MPa、顺纹V向抗剪强度均值为12.4 MPa、顺纹H向抗剪强度均值为8.4 MPa。当竹篼含水率提高10%时,则顺纹V向抗剪强度降低约4%、顺纹H向抗剪强度降低约8%、横纹V向抗剪强度降低约7%、横纹H向抗剪强度降低约5%;当基本密度提高10%时,则顺纹V向抗剪强度提高约8%、顺纹H向抗剪强度提高约20%、横纹V向抗剪强度提高约15%、横纹H向抗剪强度提高约14%。竹篼含水率是影响竹篼抗剪性能的主要因素。竹子采伐后,竹篼在活性期间内,随着时间的推移和竹篼含水率的降低,竹篼的抗剪强度逐渐增大;当施加平行于厚度方向的载荷使竹篼维管束产生顺纹分离,竹篼最易被破坏。     

重组竹力学性能及设计强度取值研究

竹材为快速可再生材料,性能优越,用于建筑领域可提高长期固碳能力、增加经济附加值,且建筑业迫切需要寻找再生资源降低对环境的影响。通过试验研究浙江省4～5年生毛竹枝下材制成的重组竹顺纹抗拉、顺纹抗剪、抗弯强度、抗弯弹性模量及其破坏模式,参照《木结构设计手册》分析其设计值,并将其与常见建筑材料进行对比。结果表明,顺纹抗拉强度设计值为16.3 MPa,抗拉破坏属于脆性破坏,破坏模式有3种:受拉纤维拉断、锯齿状界面剪切破坏、纤维拉断和界面剪切破坏同时发生;顺纹抗剪强度设计值为3.69 MPa,抗剪破坏属于脆性破坏,破坏模式为纤维界面的剪切破坏;抗弯强度设计值和抗弯弹性模量分别为33.8 MPa和8.3 GPa,抗弯破坏属于塑性破坏,破坏模式为受拉纤维先拉断、受压纤维后压溃破坏。重组竹可作为建筑结构主体受力材料使用,但须适当提高抗压和抗剪安全系数,用作受弯构件时以挠度控制较为准确。     

苦竹竹材物理力学性质的研究

测试了苦竹竹材的物理力学性质,用回归分析法探讨了竹龄与竹材各项物理力学性质之间的关系,结果表明:竹龄对苦竹竹材的物理力学性质有显著影响;苦竹竹材的径向、弦向、体积干缩系数随竹龄增加逐渐减少;其气干密度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度和抗弯强度都随竹龄增加而增加,至3~5年较稳定.竹竿由下至上,含水率、干缩性逐渐减少;气干密度逐渐增加,力学强度亦相应提高.     

油松木材物理力学性质的研究

本文研究了山西中条山油松木材的物理力学性质,并与其它产地的油松材性进行了比较。讨论分析了密度对油松木材各项力学性质的影响,给出了密度与力学性质间的回归方程。密度对顺纹抗压、横纹抗压、硬度、顺纹抗剪、抗弯强度等力学性质影响显著,而对顺纹抗拉强度、冲击韧性等影响较小。顺纹抗拉强度主要受管胞长度、管胞强度、纤丝角度、结晶度等因子的控制。     

碳纤维增强木基复合材料的制备及其力学性能

为了研究碳纤维增强木基复合材料的力学性能,选择直径为12 μm的碳纤维制备试样。分别对碳纤维增强木基复合材料与木纤维板进行了三点弯曲力学性能测试,运用扫描电镜（SEM）对其微观结构进行表征。结果表明:通过力学曲线对比及断裂机理分析,可以明显的发现碳纤维增强木基复合材料的力学性能要优于木纤维板,这种“三明治”结构的材料设计充分发挥出碳纤维独特的缓冲能力,试件在较高外加载荷作用下并不是产生突然的断裂破坏,而是具有一定的承载能力。SEM分析表明,聚醋酸乙烯胶粘剂工作强度高,在受力时能够很好的传递载荷,碳纤维网与木纤维板结合良好。     

5种桉树木材物理力学性质的差异比较

分析5种桉树幼龄材的物理力学性质的差异，为研究不同桉树材性变异规律及提高桉树木材利用效率提供参考。以采自广东湛江南方国家级林木种苗示范基地大田区的2.5年生和4年生赤桉、2.5年生尾巨桉及6年生尾细桉无性系L-9、M-11等5种不同林龄的桉木为研究对象，按照国家标准测量木材物理性质指标木材密度（基本密度、气干密度、全干密度）、气干（径向、弦向、体积）干缩率、全干（径向、弦向、体积）干缩率，以及力学性质指标抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗剪强度、顺纹抗压强度、硬度（弦面硬度、径面硬度、端面硬度），以SPSS、Excel等数据分析软件对其进行数理统计和分析，分析其差异和变异规律。5种桉树基本密度差异不显著，其余物理力学指标差异极显著。5种桉树的基本密度0.428～0.460 g/cm³，气干密度0.494～0.543 g/cm³，全干密度0.482～0.525 g/cm³，各品系间变异较小。气干干缩率在不同品系间存在着较大的变异，2.5年生赤桉＞4年生赤桉＞L-9＞M-11＞尾巨桉，径向干缩率变异最大。桉树随着林龄的增长干缩率值增大，说明林龄大的桉木更容易开裂。不同品种间力学性质差异显著。5种桉树木材密度与径面硬度和端面硬度呈正相关关系，说明桉树木材密度越大，其木材硬度越高。由木材密度指标看，桉树可作为纸浆材和纤维板材的原材料，随着林龄的增加，桉树木材物理力学性质指标值增加。按照木材物理力学指标分级标准可知，5种桉树木材密度属于小级；赤桉干缩率属于Ⅱ级，尾巨桉干缩率属于Ⅱ-Ⅲ级，L-9干缩率属Ⅳ级，M-11干缩率属于Ⅳ级；5种桉树木材抗弯强度和抗弯弹性模量均属于Ⅱ级，剪切强度属于Ⅴ级，端面硬度均属Ⅲ级。     

碳布位置对木粉/高密度聚乙烯复合板性能影响

引入碳纤维作为增强手段,通过设计不同的工艺结构,探究其对木塑复合材力学性能的增强效果。板材结构设计方案有CF313(3 mm表层木塑板+碳布+1 mm芯层木塑板+碳布+3 mm表层木塑板)、CF232(2 mm表层木塑板+碳布+3 mm芯层木塑板+碳布+2 mm表层木塑板)、CF151(1 mm表层木塑板+碳布+5 mm芯层木塑板+碳布+1 mm表层木塑板)、CF070(碳布贴在最外层)、CF7(不添加碳布的空白实验)。研究结果表明,CF070复合材的弯曲强度最大;CF151的弹性模量最大,即碳纤维放在近表层位置时,弯曲性能较好,但拉伸时木塑表层容易拉断;放在靠近中心位置时复合材的拉伸强度和冲击强度提高幅度较大。综合考虑各性能,表层厚度为2 mm时可最大程度发挥碳布优势、增强木塑复合材料力学性能。     

薄板木质材料剪切模量的动态检测

为实现薄板木质材料剪切模量的快捷检测,提出了一种悬臂梁自由振动的方法——悬振法,即通过测量试件在悬臂自由振动时的第一阶固有频率和衰减振动波形的对数减幅系数,来检测材料的剪切模量。利用自行研制的薄板类木质材料力学性能快速测量仪,对4种材质、6种规格的薄板木质材料试件进行了检测试验,且将测得的剪切模量与试件的弯曲弹性模量进行了相关性分析。结果表明:悬振法测得的剪切模量与材料弯曲弹性模量间存在非常显著的线性相关关系。      

黔北地区主要竹种的物理力学强度评价

参照木材的材性部分分级标准,对各竹材的物理力学性能评价表明：不同竹种的各项物理及力学强度存在一定的差异,分别属于不同的等级。由于对竹材目前还没有特定的分级规定标准,因此适当参照木材的评价标准对竹材的物理力学性能进行评价具有一定的实际参考意义。