‘72杨’韧皮部的构造与理化性能

将‘72杨’、杉木和毛竹的木质部进行对比试验,观察并测试‘72杨’韧皮部的解剖构造以及理化特性,为其高值化利用提供基础数据。使用场发射环境扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等设备和NREL标准对‘72杨’韧皮部的微观结构、结晶度、化学成分等物化性质进行测定与分析。研究结果表明,‘72杨’韧皮部中韧皮薄壁细胞和筛管分子占细胞总面积的(81.9±1.8)%,结构相对简单。‘72杨’韧皮部气干密度为0.358 g/cm3,绝干密度为0.321 g/cm3;而木质部的相应密度较高,分别为0.497和0.482 g/cm3;‘72杨’韧皮部结晶度仅为19.4%,比木质部低8.7%。‘72杨’韧皮部纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为28.7%,11.1%,24.1%,均低于木质部中相应成分的含量,且木质化程度低,半纤维素以木糖为主。此外,由红外谱图发现‘72杨’韧皮部含有单宁、酚类、胼胝质等物质。‘72杨’韧皮部具有低密多孔、结构疏松、结晶度低、木质素含量低、抽提物含量高等特点。因此,‘72杨’韧皮部特别有利于机械(能耗低)或化学(抗降解屏障低)降解以及物化改性(多孔、可及性强),可提取酚类、单宁、胼胝质等物质用于工业应用,研究结果可为‘72杨’韧皮部的高值化利用提供重要的理论依据。     

丙烯酸水性漆的涂饰工艺及其对漆膜性能的影响

以樟子松为基材,采用丙烯酸水性底漆和面漆对其进行涂饰,研究了木材粗糙度及底、面漆的涂布量对漆膜的附着力、硬度、耐热以及耐水性能的影响。研究认为,木材的表面粗糙度对漆膜附着力有较大的影响,而底面漆的涂布量对漆膜的附着力、漆膜硬度、耐热性及耐水性影响较小。综合各方面因素,得出了最佳涂饰工艺:底漆与底漆、面漆与底漆、面漆与面漆之间均用600目的砂纸进行打磨,采用两底两面的涂饰方法。此时,木材的表面粗糙度Ra为2.19μm,最终漆膜硬度为HB,附着力、耐热、耐水性均高达1级。     

基于水曲柳基材的水性漆漆膜性能研究

  目的  水曲柳作为优良的硬质木材，常被用来制造中高档家具。水性漆是一种非常环保的涂料，研究其在水曲柳基材上的漆膜性能对于水性漆性能的提高和涂饰工艺的优化具有重要的现实意义，还可为水性漆在木材上的大规模工业化应用提供理论支持和科学依据。  方法  以水曲柳为基材，用商业水性漆对其进行涂饰，待漆膜完全固化后按照相应标准测定漆膜的各个性能，并用SEM和FTIR分析水性漆在基材上的附着机理。  结果  得到的漆膜厚度为96.63 μm，硬度为H，附着力高至0级，耐水性可达1级；涂饰前后总色差值ΔE为9.86，说明本涂饰较好地保持了水曲柳本身的颜色。由于底漆均匀地覆盖在基材表面，封闭了基材中亲水性的羟基，使得涂饰底漆后基材表面的接触角提高了10°，疏水性能得到提升。涂饰后基材的表面光泽度明显提高，且其平行纹理方向的光泽度比垂直纹理方向的高了40.4%。这主要是由于组成木材的细胞大多呈轴向排列，水性漆主要填充在纵向排列的细胞腔中，很难渗入到以纳米级孔隙为主的细胞壁中。水性漆与基材主要以机械互锁的物理形式相结合，此外也发生了化学反应。1 148 cm? 1处峰强度增加，说明水性漆中的羧基与基材中的羟基发生了酯化反应；出现了新的1 063 cm? 1峰，说明基材中的纤维素与水性底漆中的羟基发生了醚化反应。  结论  水性漆能在水曲柳表面形成较好的附着，保护性能较好，且能有效提高基材的视觉效果，进而提高其商业价值。      

毛竹材径向篾抗拉和抗弯性能研究

  目的  目前对于径向竹篾的相关研究较少,且未有竹节对径向竹篾性能影响方面的研究。研究随高度变化径向竹篾的结构特征、抗弯和抗拉性能变化规律,以及竹节对其力学性能的影响,可为径向竹篾在竹木复合集装箱底板应用中的结构设计和工艺优化提供理论依据以及技术参考。  方法  采用4年生不同高度毛竹制备的径向竹篾,分析不同高度等级的径向竹篾尺寸大小、通直度和竹节等结构特征,并研究其抗拉和抗弯性能随竹筒高度的变化规律以及竹节的影响。  结果  由地面向上沿竹竿方向,上部径向竹篾的结构规整度最差,中部竹篾的通直度高且两端厚度偏差小,下部竹篾的竹节数最多。径向竹篾的抗拉强度和弹性模量随高度的增加而逐渐增大,抗弯强度和模量随高度的增加呈先减小后增加趋势。竹节影响径向竹篾的力学强度,虽然使上、中、下部径向竹篾的抗拉强度分别降低了28.9%、28.4%和10.5%,但却使上、中、下部径向竹篾的抗弯强度分别提高了27.8%、26%和42.4%,这极大提升了集装箱底板的多点负载和抗变形能力。  结论  中部径向竹篾厚度偏差小,通直度高于上、下部竹篾。随高度方向的增加,径向竹篾的抗拉性能逐渐增强,抗弯性能先减小后增大。竹节会影响径向竹篾的结构规整度,虽会降低其抗拉性能,但却能提高其抗弯性能。      

酚醛树脂改性对管胞细胞壁力学性能的影响

采用水溶性低分子质量酚醛树脂处理杉木试样,使用纳米压痕测试技术对其管胞细胞壁的弹性模量和硬度进行测试。结果表明:处理试样管胞细胞壁的平均弹性模量和硬度比对照试样分别增加了32.94%和32.93%。使用紫外显微分光光度计分析得知,处理试样管胞细胞壁的吸光度远高于对照试样,说明低分子质量的酚醛树脂能够扩散进入到纳米级孔隙的杉木管胞细胞壁S2层内,并最终引起细胞壁力学性质的增加。     

毛竹纵向力学性质的梯度变化及断口特征

【目的】研究气干竹材的力学特性,为竹材的加工利用提供参考。【方法】使用配备高精度光学引伸计的Instron力学实验机,对毛竹从竹青到竹黄的纵向力学性质进行了精确测定。【结果】毛竹竹壁径向不同位置的力学性质差异很大,近竹青处的平均纵向弹性模量和抗拉强度分别达到25.41 GPa和297.21 MPa,远远高于近竹黄处的5.78 GPa和65.80 MPa,且从竹青到竹黄呈明显的梯度降低趋势。毛竹薄片的断裂为脆性断裂,近竹青处为顺纹理的纵向劈裂,竹中处呈现参差不齐的劈裂特征,近竹黄处为平整的横向断裂。【结论】竹材为天然高分子复合材料,其独特的力学特性源于自身组织含量的梯度性变化。     

植物短纤维专用力学性能测试仪的开发和应用

木纤维、竹纤维等植物短纤维由于长度短,力学性能难以测量。本文详细介绍了一种最新开发的用于木纤维、竹纤维等植物短纤维力学性能测试设备的结构、性能、技术优势,并使用该设备对毛竹纤维、杉木管胞纵向力学性能进行了初步测试。测试结果与已有研究得到的数据吻合得较好。该设备成功地解决了植物短纤维力学性能测试中纤维夹持、纤维取向调节这2个技术难题。     

木材单根纤维力学性质研究进展

以单纤维力学性能研究的重要性为出发点,综述近年来单纤维力学性能测试的研究进展,针对单纤维拉伸过程中的纤维制备、夹紧、定向、细胞壁横截面面积测量技术、纳米压痕技术以及间接测量的零距拉伸技术进行详细评述,并总结单纤维的纵向弹性模量、抗拉强度以及单纤维的蠕变、断裂、疲劳、扭转特性的研究现状,提出下一步开展单纤维力学研究的建议。     

木材低分子量树脂改性研究进展

人工林木材密度较低、材质较差、防护性能弱,应用范围受到极大的限制。低分子量树脂处理是提高人工林木材各项性质、增加其附加值的有效途径。作者综述了国内外近年来树脂改性的研究进展,对改性工艺、改性前后木材的各项性能变化以及改性机理研究进行了详细评述,并总结了树脂在木材中的存在状态以及与细胞壁的结合情况,最后提出了本领域的发展趋势,以便为木材树脂改性的进一步研究提供参考。     

杉木木材微纤丝角变异规律的研究

本文利用X射线衍射法和自编的软件对杉木的微纤丝角进行了测定,结果表明:微纤丝角受很强的遗传控制,在不同株间、幼龄材间及成熟材间的差异极不显著;微纤丝角受树木生长年龄的影响很大,近髓心处最高,自髓心向外迅速减小,9 a以后减小趋势缓慢,到大约15a时出现最小值,最大值与最小值相差达20多度,回归分析得到的二项式方程R2达到0.899,径向各年轮间的差异极其显著;纵向不同高度上,微纤丝角从0 m到1.5 m迅速减小,之后减小趋于缓和,在5.5 m以后于平稳波动中又略显回升,1.5-7.5 m平均微纤丝角变化范围在10.82°-12.57°之间,回归分析得到的乘幂方程R2达到0.884,方差分析表明,树高1.5 m到7.5 m微纤丝角差异不显著。