高场强微波处理对樟子松木材宏观裂纹的影响

探究高场强微波处理过程中，樟子松试材含水率、微波功率、处理时间对试材吸收微波能量和宏观裂纹的影响。结果表明，试材处理前的含水率、微波功率对试材吸收的微波能量有显著影响；当含水率为40%~60%、微波功率为140 kW、处理时间为120 s时，樟子松试材横截面的裂纹面积比和裂纹数量最大。建议根据功能化材料的应用领域，选择不同的微波处理工艺。     

等离子体处理对6种木材表面润湿性能的影响

【目的】基于现有大量空气等离子体对人工林木材表面改性的研究,采用不同气体辉光放电等离子体对3种人工林和3种天然林木材进行改性处理,对比研究其对木材表面润湿性能的影响,为常压空气等离子体处理木材表面的工业化生产提供理论支持,为等离子体在不同木材表面改性的应用奠定理论基础。【方法】采用空气(Air)、氧气(O2)、氮气(N2)、氩气(Ar)和氦气(He)5种气体辉光放电低温等离子体分别处理山杨、云杉、蓝桉3种人工林木材和实木制品及木质制品表面饰面常用的红栎、白桦和黑胡桃3种天然林木材,测试计算不同等离子体处理条件下木材的接触角和表面自由能,以及经氮气等离子体不同时间处理后木材的表面水接触角,研究不同气体辉光放电低温等离子体对不同材质木材表面润湿性能的影响。【结果】木材表面经空气、氦气、氩气、氮气和氧气5种气体等离子体处理后,表面与水、二碘甲烷的接触角均明显减小,表面自由能增大,润湿性得到显著改善。试验条件下,氦气等离子体处理对云杉、山杨木材表面润湿性能影响最大,而蓝桉、红栎、白桦和黑胡桃木材均为氩气等离子体处理后的表面接触角降幅最大,表面自由能增大明显。等离子体处理时间对木材表面润湿性影响相对较大,一般人工林木材以3 min为宜,天然木材以4 min为宜。【结论】不同气体等离子体处理木材表面后,木材表面润湿性能均得到改善,且以空气作为等离子体处理气体的润湿效果相对较好。在实际生产应用中,可采用空气等离子体处理提高木材及木基复合材料间的胶合、接枝等性能。     

微波处理对樟子松木材等温吸湿特性的影响

以樟子松木材为对象,使用动态水分吸附仪,借助GAB模型分析微波处理对樟子松试材的等温吸湿特性影响。结果表明,GAB模型能够很好地描述樟子松微波处理材的等温吸湿特性,微波处理没有改变木材等温吸湿曲线线型;微波处理后樟子松木材平衡含水率下降,单层分子饱和吸附量和有效比表面积降低,表明微波处理可以降低樟子松木材的吸湿性能。在低初含水率或高微波功率密度条件下,木材平衡含水率变化量较大,且早材的平衡含水率降幅大于晚材,说明微波处理对早材细胞壁的影响较大。     

白蜡杆材的动态润湿性能

试材为6年生白蜡杆,以脲醛树脂和酚醛树脂为处理剂,通过接触角测量仪测定白蜡杆材不同年轮横切面上不同时段的接触角;并采用动态润湿模型描述接触角在白蜡杆材表面上的扩展过程,即定义一个K值来描述胶黏剂在木材表面上的动态润湿行为。结果表明:润湿模型能够准确地描述胶黏剂在白蜡杆材不同年轮横切面的动态润湿过程;PF在白蜡杆第1～6年轮的K值均大于UF在白蜡杆第1～6年轮的K值,说明PF胶黏剂在白蜡杆材表面的润湿性能较好。     

水热-微波软化处理对水曲柳弯曲的影响

采用水热-微波处理方法对水曲柳幼龄材和成熟材进行软化处理,通过顺纹压缩率、单维和多维弯曲最小曲率半径表征木材软化效果。以XRD,FTIR等方法测定木材表面组成、结晶度变化,分析软化处理对木材顺纹压缩和弯曲曲率的影响。结果表明:水热-微波处理可显著增强木材的软化性能,使木材表面羟基数量显著增加,非结晶区微纤丝趋于有序,相对结晶度提高,结晶区表面微纤丝羟基裸露,氢键键合增强,结晶区宽度增加。当水煮处理时间为140～150min、微波处理时间为350s时,试材顺纹压缩率最大,单维和多维弯曲时的曲率半径最小。     

温度对等离子体处理后竹塑复合材表面的影响

为改善竹塑复合材料表面润湿性能,开发强度高、粘接性能较好的竹塑产品,以竹粉、PETG和MAPE为原料制备竹塑复合材料,利用等离子体处理系统在氧气氛围下,以300 W功率处理3 min,置于温度为-40℃、26℃、65℃保存一段时间,利用静滴接触角/界面张力测量仪及傅立叶变换红外光谱仪对其表面润湿性和官能团进行表征。结果表明:接触角随着保存时间增加而增大,之后趋于平缓,当保存时间小于48 h,在26℃条件下的接触角度数最小;当保存时间超过48 h,在-40℃时接触角最小;经过氧等离子处理,其表面含氧基团数量增加。在相同保存时间内,26℃环境条件下的C=O和C=C等基团的波峰强度最大,但均随时间延长,各对应的波峰强度逐步减弱。     

微波等离子体处理对杉木表面性能的影响

为了解微波等离子体处理对杉木表面性能的影响,使用接触角测定评估表面润湿性,使用扫描电子显微镜观测表面处理前后的差异。结果表明,杉木表面轻微波等离子体处理后,接触角下降为零,即使处理条件十分微弱、处理效果仍然十分明显,这表明微波等离子体处理可显著提高木材表面的润湿性,微波等离子体处理使杉木表面形成粗化面,即表面明显有等离子体蚀刻过的痕迹并留下凹凸不平的坑洼,粗化面的形成可能是导致杉木表面接触角下降,     

GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁胶合性能研究

通过对比等离子体处理及羟甲基间苯二酚(HMR)改性等胶合界面处理工艺对GFRP/竹、竹/木界面胶合性能的影响,并用胶层剥离率、剪切强度对界面胶合性能加以表征,以期得出胶合界面的优化改性处理工艺。试验结果表明,GFRP增强竹木复合结构用集成材木梁的胶合界面优化处理工艺为:GFRP表面不作处理;木材与竹材表面分别预先以2.5、1.25m/min的送料速度进行5次射频功率为400W的等离子体处理,随即以150g/m~2的涂布量涂布HMR。试材的浸渍剥离率、煮沸剥离率、干剪强度、湿剪强度及木破率均满足结构用集成材国家标准GB/T 2689%—2011中关于使用环境3的要求。     

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。     

DBD冷等离子体处理对云南松表面润湿性的影响

采用空气介质阻挡放电(DBD)冷离子体处理云南松木材表面,分析了不同处理时间和处理功率对云南松表面润湿性的影响。试验结果表明:云南松表面经空气DBD冷等离子体处理后,表面接触角显著减小,表面能明显增大,表面润湿性得到明显改善。实验中最优的处理工艺为:处理功率为4 kW,处理次数为7次(处理速度为12 m/min)。     

Surface free energy and dynamic wettability of wood simultaneously treated with acidic dye and flame retardant

The use of multifunctional wood for decorative purpose has grown increasingly popular in recent years. In this study, fast-growing poplar wood was treated with dye (0.5%) and flame retardant (0, 10, 20, and 30%) simultaneously to enhance its visual characteristic and safety. The dynamic wettability and surface free energy of wood samples were studied using S-D wetting model and van Oss–Chaudhury–Good (vOCG) method, respectively. Dye uptake, drug load, color difference, and combustion performance were determined. The treated wood was also characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results indicated that the proposed treatment yields favorable adhesive spreading and penetration ability at the wood surface. The surface free energy of treated wood was higher than that of untreated wood, and the dye uptake, drug load, color difference, and limited oxygen index all increased after the proposed combination treatment compared to dye-only treated wood. The results also indicated that the flame retardant reacted chemically with the wood as the dye and flame retardant molecules diffused into the cell cavity, wood vessel, and aperture.     

高温热处理对杨木压缩板材物理力学性能的影响

采用高温热处理工艺固定杨木板材的压缩变形,比较分析了处理前后杨木板材的物理力学性能.结果表明:杨木板材的压缩变形得到很好的固定;杨木板材经过热压及高温热处理后,密度和尺寸稳定性得到提高,吸湿性降低,弯曲性能变化不大.     

酚醛树脂密实化杨木的机械加工性能研究

以水溶性低分子量酚醛树脂处理人工林杨木板材,参考ASTM标准,并结合国内实木地板的生产工艺,对处理前后板材的横截、刨切、榫槽加工和砂光性能进行评价.结果表明:经过处理后,杨木板材的各项加工性能均得到明显改善,加工缺陷明显减少,表面光洁度和平整度明显好于未处理材,适合用于制造实木地板.     

高温热处理对樟子松板材物理力学性能影响的研究

分别采用170、190、210℃三组处理温度对樟子松板材进行了高温热处理工艺试验,并对处理材和对照样进行了物理、力学性能测试:高温热处理工艺使樟子松木材的绝干密度下降、吸湿性降低,对其抗弯强度亦有较大影响,且此影响随温度升高而增大;对于抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、表面硬度三项指标则基本无影响.在常规使用环境下,由于处理材与对照样之间存在含水率差异,除了210℃处理材的抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、表面硬度比对照样略小外,170℃和190℃处理材的三项指标均不同程度高于对照样.     

3种水性漆在杨木表面的润湿性对比研究

选取丙烯酸酯、聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯共聚物3种水性漆为滴液,用接触角测试仪对3种水性漆在杨木表面的接触角进行测试,对比分析其对杨木表面润湿性的影响。结果表明:未进行超纯水稀释的水性漆中,丙烯酸酯、共聚物水性漆在杨木径切面的润湿性优于弦切面,聚氨酯水性漆则反之;共聚物水性漆相比于其他两种漆润湿性更好,聚氨酯次之,丙烯酸酯水性漆的润湿性则相对较差。相比未进行超纯水稀释的水性漆,经稀释处理的3种水性漆在杨木表面的接触角均有不同程度的下降。接触角下降率分析表明:丙烯酸酯水性漆相比其他两种漆在杨木表面的润湿性更好,此外共聚物水性漆在杨木弦切面润湿性优于径切面,而其他两种水性漆则相反。     

活性染料对杨木单板染色后胶合性能的影响

为了研究活性染料对染色单板胶合性能的影响,分别采用环保型低毒脲醛树脂胶和单组分湿固化异氰酸酯胶进行杨木染色单板的胶合,测试染色后杨木单板的润湿性和胶合强度,结果得出:染色处理能够在一定程度上增加单板的孔隙度,有利于黏度较低的胶黏剂的铺展,也有利于改善其胶合性能;对于黏度较大的胶黏剂则影响不明显。     

Influences of Enzyme Treatment on Surface Wettabilities and Gluing Properties of Poplar and Wheat Straw

The biology treatment of cellulases or hemicellulases is used in this paper. The effects of cell ulases and hemicellulases on surface wettability and gluing property of poplar and wheat straw were investigated. It was found that the surface contact angles of poplar and wheat straw were reduced and the surface free energies were increased after treatment by these enzymes. The gluing strengths of popular and wheat straw were enhanced with the increases of the dosage of enzymes and the time of enzymatic treatment.     

PF预聚物改性杨木的研究

采用低分子量酚醛树脂对杨木进行浸渍处理、干燥定型,使树脂固化制得改性材。PF预聚物对杨木具有较好的浸注性;对其密度进行检测和分析的结果表明:杨木改性材的密度可达到0.6~0.8 kg/m3。     

Study on the changes in surface characteristics of <Emphasis Type="Italic">Populus tomentosa</Emphasis> due to thermo-hydro-process

The effects of high temperature, moisture, and mechanical action during the thermo-hydro-mechanical (THM) processing, on the changes in surface properties of poplar, namely, surface color, roughness, wettability, and microstructure, were investigated in this study. The correlation between observed changes in surface properties and chemical characteristics was also analyzed. Poplar woods with high moisture content were compressed using different pressures at temperature of 160 °C for four different periods. The wood surfaces became darker and smoother, and their surface free energy decreased significantly after the THM process. THM process markedly reduced surface hygroscopicity compared to the control wood. The cell lumens of THM wood became narrow with increasing compression ratio due to the enhancing high pressure. Collapse and fractures of cell walls developed during THM treatment. Furthermore, results indicated that a series of chemical reactions in different components of wood took place during THM process, such as degradation of hemicelluloses, condensation of lignin, and decomposition of extractives. In turn, these chemical modifications contributed to the darkening of color as well as the reduction of wettability and surface free energy of THM wood.