响应面法优化亚麻纤维/聚乳酸复合材料的制造工艺

以聚乳酸纤维为基本相,亚麻纤维为增强体,通过层结构铺装热压制得亚麻纤维/聚乳酸复合材料。通过单因素试验分析了各因素对复合材料力学性能的影响,确定了各因素试验范围。利用响应面法确定出最优的工艺参数:亚麻用量43%,硅烷用量4%,热压温度190℃。按照此工艺条件制造的复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为49.70 MPa、3.12 GPa、33.50 MPa和2.34 GPa。     

利用水稻秸秆制作可完全降解的生物质板材

以水稻秸秆为原料, 不加任何胶粘剂等化学合成剂,研制成一种可自然降解的新型绿色环保材料—生物质板材,以取代现有的一部分木制品和塑料制品。将收获晒干的水稻秸秆粉碎成碎片泡入清水中,然后在室温条件下静置96 h,再利用磨解机将碎片进行纤维解离。而后利用热压成型方法制成生物质板材。最后通过拉伸试验,测定生物质板材的机械性能。试验结果表明,所制作的生物质板材的拉伸破坏强度范围是2.37~9.90 MPa。因此,利用水稻秸秆,通过上述的制作工艺过程可以制作出可完全降解的生物质板材。该板材的强度和可自然降解等特性,使其在农业、包装、保温等方面有很好的应用前景。     

莲藕力学特性的试验研究

以藕身含水率82.78%~86.69%的"鄂莲5号"为研究对象,采用TMS-Pro质构仪和RGM-3005微机控制全数字化电子式万能材料试验机对其藕身果肉部分、藕段截面及单节藕段进行压缩试验,对藕节进行弯曲和拉伸试验。结果表明:藕身果肉部分的抗压强度为0.908~1.750 MPa,弹性模量为0.451~2.529 MPa,同一藕段藕身果肉靠近表层部分相同方向的抗压强度和弹性模量均大于心部,同一藕段藕身果肉的轴向弹性模量大于径向,藕身果肉部分存在各向异性特性;藕节平均抗弯强度从藕节Ⅰ至藕节Ⅲ分别为1.337、1.227、1.153 MPa;藕节平均拉伸强度从藕节Ⅰ至藕节Ⅲ分别为0.546、0.560、0.551 MPa,藕节抗弯强度和拉伸强度均与直径正相关。     

基于二次回归正交旋转组合设计的棉秆剪切和弯曲特性试验

采用二次回归正交旋转组合设计方法研究棉秆的剪切和弯曲特性。通过试验研究取样部位、含水率和加载速度对棉秆剪切强度的影响,含水率和取样部位对棉秆弯曲强度的影响。研究结果表明,当含水率为30%时,位于棉秆下部剪切强度达到最大,为8.69 MPa。在研究棉秆剪切强度的3个因素中,含水率和取样部位对棉秆剪切强度影响较显著;在研究棉秆弯曲强度的2个因素中,含水率对棉秆弯曲强度影响较显著。本研究建立了棉秆剪切强度与含水率、取样部位和加载速度的回归模型及棉秆弯曲强度与含水率、取样部位的回归模型,所得模型与实际拟合效果较好,从而为棉秆切割、收获机械的设计参数优化提供技术支持。     

玉米秸秆生物炭压制成型特性研究

制取生物炭是农作物秸秆资源化利用的途径之一。秸秆生物炭松散,不便于处理、运输和储存,压制成型是提高生物炭容重的有效措施。为确定生物炭压制成型较优的原料含水率、成型压力、保压时间等工艺参数,以玉米秸秆烧制的生物炭为原料,利用与WDW-200型微机控制电子液压万能试验机配套的压制成型试验装置,以压制后生物炭块的抗破坏强度和尺寸稳定性为成型质量检测指标,通过单因素试验分别研究各因素对生物炭压制成型特性的影响及其较优范围。根据预试验,确定试验生物炭原料含水率分别为12%,14%,16%,18%,20%,22%,24%,成型压力分别为30,40,50,60,70,80,90MPa,保压时间分别为2,5,8,11,14,17,20s。对某一因素进行试验时,将另外两个因素设定在预试验及前一因素试验的较优水平。压制成型后密封保存72h,测定生物炭成型块的尺寸稳定性,并利用压力机测定生物炭块的抗破坏强度。结果表明:含水率、成型压力和保压时间对压制成型生物炭块的抗破坏强度、尺寸稳定性影响极显著。通过对2个成型质量检测指标综合分析,确定压制生物炭较优的含水率范围为18%~22%,成型压力范围为60~80MPa,保压时间范围为5~11s。该结果对生物炭压制成型工艺及装置研制具有参考意义。     

预切式蔗种的基本参数试验测定与研究

本文通过对预切式青皮甘蔗种块的基本物理参数以及力学性质的试验研究,得出甘蔗种块材料在各种载荷作用下极限强度,为预切式甘蔗播种机设计时的甘蔗种基本物理参数需求和蔗种在播种机中的动力学机理研究提供参考。希望能够对甘蔗的机械化精量播种作业方式研究起到一定促进作用。试验测定的结果为:基本物理参数:甘蔗种块长度为55～65 mm的平均重量为10.96 g;直径32.21 mm;密度1.05 g/mm3;含水率75.35%;力学特性参数:蔗皮、蔗芯轴向、径向拉伸强度为43.9、1.2、1.2、0.3 MPa;甘蔗秆轴向、径向压缩强度分别为5.6、1.6 MPa;甘蔗秆轴向、径向剪切强度分别为1.0、0.7 MPa;茎秆弯曲强度8.7 Mpa。滑动摩擦角平均值为30°～35°。     

甘蔗渣生物质板材制作及性能分析

以甘蔗渣为原料,经预处理、磨解、热压等步骤,成功制作了生物质板材,并探究了热压压力、纤维长度、含水率等对板材强度的影响。纤维长度在0~2.0 mm制作的板材强度最高,最大抗拉强度为15.46 MPa,最大抗弯强度为32.22 MPa,最佳工艺参数为热压温度110℃,热压压强6.5 MPa,纤维长度及热压压力是影响板材强度的主要因素。     

成熟期巨菌草底部茎秆力学特性试验

研究巨菌草(Pennisetum sinese Roxb)茎秆力学特性及其变化规律是建立巨菌草茎秆材料力学模型与本构关系的重要基础。利用SNAS微机控制电子万能材料试验仪对成熟期巨菌草底部茎秆进行顺纹拉伸、压缩、弯曲试验,获得其在试验条件下的应力-应变曲线,并进行分析。试验选取的巨菌草底部茎秆平均含水率为75%,测得的巨菌草底部茎秆顺纹拉伸最大抗拉强度的平均值为93.2 MPa,弹性模量平均值为593.8 MPa;顺纹压缩最大抗压强度平均值为10.1 MPa,弹性模量平均值为126.4 MPa;顺纹弯曲最大抗弯强度平均值为11.3 MPa,弹性模量平均值为610.5 MPa。表明巨菌草茎秆的拉伸破坏应力参数与苜蓿(Medicago L.)、毛竹[Phyllostachys heterocycla(Carr.)Mitford cv.Pubescens Mazel ex H.de Leh.]相近,而压缩与弯曲破坏应力参数却远小于芦竹(Arundo donax L.)。因此,所获成熟期巨菌草底部茎秆力学特性参数,可为巨菌草机械切割设备的设计提供理论指导和基础技术参数。     

废纸制浆固废物刨花板制备工艺研究

【目的】探索废纸制浆固废物的资源化新途径。【方法】以废纸回收中分离的固废物为黏合剂,杨木刨花为增强体,采用热进冷出工艺压制刨花板。通过正交试验,研究刨花添加量(质量分数)、板材密度及热压工艺参数(热压时间、热压温度)对板材的静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)和内结合强度(IB)的影响。【结果】密度、热压时间和热压温度对板材的MOR、MOE和IB均有显著影响;刨花添加量对MOR和IB影响显著,对MOE影响不显著。综合考虑各因素对板材力学性能的影响和生产实际,优化得到的热压工艺参数为:刨花质量分数60%,板材密度0.95g/cm3,热压温度185℃,热压时间90s/mm。【结论】在优化热压工艺条件下制备的板材,其最佳力学性能可以达到GB/T 4897.4-2003在干燥状态下使用的结构用刨花板的质量要求。     

空心刨花板平压成型技术初探

针对现有挤压空心刨花板纵向强度低、刨花规格要求高等缺陷,以不同规格的刨花、板材实体密度和空心孔距作为影响因素,采用平压成型的方式试制30 mm厚的空心刨花板,并对板材主要物理力学性能进行测试和分析。研究表明:采用平压成型方式制造空心刨花板是可行的,能有效地提高空心刨花板的纵向强度。本试验范围内:1细杆状刨花压制的板材力学性能最好;2实体密度越大板材的静曲强度越大,实体密度0.70 g·cm-3板材静曲强度为实体密度0.50 g·cm-3板材静曲强度的近3倍;3空心孔距越大板材的静曲强度越大。实体密度0.70 g·cm-3,空心孔距20 mm,细杆状刨花,压制的空心刨花板纵向静曲强度达到8.24 MPa。     

芒草茎秆弯曲特性试验

以湘杂芒2号、芒/南荻杂交种、2年生南荻无性繁殖苗和3年生南荻种子苗为试验对象,测量、计算芒草不同节间含水率、外径、原始截面面积、茎秆截面惯性矩、最大荷载、弹性模量、抗弯刚度等,研究芒草茎秆的弯曲特性.结果表明,湘杂芒2号、芒/南荻杂交种、2年生南荻无性繁殖苗和3年生南荻种子苗的茎秆最大弹性模量分别为6 377.07、...     

生物炭挤压成型机的设计与试验

利用螺旋挤压成型原理,设计一种农作物秸秆生物炭挤压成型机。通过对螺旋喂料器、螺杆、成型出口等关键部件的分析计算,确定螺旋喂料器、螺杆、保型筒等关键部件和机构的运动参数和结构参数,并试制样机。以农作物秸秆生物炭为试验材料,以不同螺杆类型、不同含水率和粘结剂添加量为试验因素,采用抗压强度和抗跌碎性为评价指标,设计正交试验,对该挤压成型机性能进行试验。结果表明,当采用等距不等深螺杆、粘结剂添加量为25%左右、含水率为35%左右时,样机的生产率为215kg/h,成型样品的密度为1.06g/cm~3,抗压强度为0.16 MPa,抗跌碎性为98.23%,各项指标满足生物炭成型标准或设计要求。     

竹炭—白乳胶复合板的研制

以竹炭为基材,热塑性白乳胶为粘接体,双面覆无纺布为增强和表面装饰材料,采用热压成型工艺制备竹炭—白乳胶复合板。通过正交试验考察了竹炭粒度、施胶量及热压时间对复合板物理性能的影响,结果发现施胶量是影响复合板各性能的主要因素。制备工艺参数竹炭粒度为50目、施胶量为20%、热压时间为10 min时,复合板的质量指标可达到抗拉强度4.5MPa,静曲强度10.5 MPa,弹性模量1270 MPa,24 h吸水厚度膨胀率0.9%,24 h吸水率35.3%。     

阴香木材物理力学性质研究

研究阴香木材的密度、干缩性、弯曲强度、冲击韧性、硬度等主要物理力学性质。结果表明,基本密度、气干密度(含水率为12%)和全干密度分别为0.501、0.609 g/cm³和0.581 g/cm³,生材密度为1.215 g/cm³,气干密度属于国产木材的中等水平。全干差异干缩和气干差异干缩分别为1.59和1.86,弦向和径向干缩系数分别为0.495和0.362,弦向和径向干缩湿胀差异较大。抗弯强度75.6 MPa,顺纹抗压强度41.19 MPa,冲击韧性43.39 kJ/m²,端面、弦面和径面硬度分别为4 789.72、4 390.77 N和4 260.19 N。阴香木材的综合强度为116.79 MPa,属低等级材。     

竹叶/HDPE复合材料的制备及性能

  目的  探讨竹叶和高密度聚乙烯（HDPE）制备竹叶基复合材料的可行性，以提高竹叶的附加值，实现竹叶废弃物的综合利用。  方法  以经乙醇提取后的毛竹Phyllostachys edulis叶为原料，HDPE为增强基体，添加适量助剂，采用热压成型与注塑成型2种工艺制备竹叶/HDPE复合材料。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪（TGA）进行结构与性能的表征，探究不同成型工艺下不同竹叶质量分数对复合材料的性能影响。  结果  热分析结果表明:2种工艺制备的竹叶/HDPE复合材料热稳定性均随着竹叶质量分数的增加而提高。力学性能结果表明:随竹叶质量分数增加，注塑成型竹叶/HDPE复合材料拉伸强度逐渐降低，抗拉模量逐渐增大；弯曲强度先增大后减小，当竹叶质量分数为40%时，热压成型和注塑成型复合材料弯曲强度均达到最大，分别为28.72和30.20 MPa。随竹叶质量分数增加，2种工艺制备的复合材料弯曲模量逐渐增大，最大值分别为1 564.92和1 696.15 MPa；冲击强度逐渐减小。  结论  相比而言，热压成型竹叶/HDPE复合材料热力学性能更加稳定，是具有一定应用前景的、环境友好的新型材料。     

杨木粉无胶模塑成形工艺参数优化

在成形压力、成形温度、保温保压时间3个单因素试验的基础上,运用响应面分析法,以试件的静曲强度、内结合强度、吸水率等4个性能指标为评价指标,对杨木粉末的高压无胶模塑成形最佳工艺进行了研究,并利用统计学方法建立了试件的静曲强度二次多项数学模型。结果表明,杨木粉末的最佳高压无胶模塑成形工艺条件为:成形压力70 MPa、成形温度160℃、保温保压时间30 min;在最佳工艺条件下,试件材质塑化明显,密度高达1.38 g/cm3,吸水率仅为2.57%,静曲强度、抗拉强度和内结合强度分别达到了50.11、20.77、4.23 MPa。     

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。     

柠条固体燃料抗压强度及抗剪强度的研究

多年生柠条是一种成型固体燃料的优质原料。通过对压力、温度、含水率和颗粒度与抗压强度、抗剪强度的关系进行多变量统计分析,研究成型过程中各参数对柠条块状燃料抗压强度及抗剪强度的影响。结果表明,颗粒越细小,压块燃料的塑性及强度越差,较大颗粒度、较高含水率(以此顺序)是增大柠条压块燃料抗压强度和抗剪强度的重要因素。要保证柠条压块燃料在运输储存过程中具有足够的强度而保持完整,柠条原料颗粒度不宜过小,含水率在8%~14%之间为宜,从节能和低成本角度考虑,成型温度至少为80℃,最高不能超过150℃,压力60~110MPa。     

不同因素对竹柳枝桠材重组木性能的影响

竹柳Salix discolor枝桠材的直径小,是重组木的好原材料。试验结果表明:在竹柳重组木为密度0.9 g·cm-3,脲醛树脂(UF)施胶量15%,枝桠材直径5~10 mm,木束长度150和450 mm,热压温度140℃,加压时间20 min,木束含水率6%条件下制得的竹柳重组木静曲强度为102.04 MPa,内结合强度1.99 MPa,2 h吸水厚度膨胀率3.78%,其值均达到或超过LY/T 1984-2011《重组木地板》行业标准的要求;扫描电子显微镜(SEM)图像表明:用脲醛树脂压制的竹柳重组木的管孔被压缩成椭圆形,但细胞壁本身并没有被压溃,仍然保持了其完整性,木束表面附着的胶黏剂均匀;X射线能谱(EDAX)表明枝桠材直径≥10 mm制得的重组木的碳氧比为0.55,枝桠材直径5~10 mm为0.60,枝桠材直径为≤5 mm为0.62。说明枝桠材直径对碳氧比有影响;且枝桠材制成的重组木的碳氧比高于枝桠材本身的碳氧比(0.41)。