木粉热处理对木塑复合材料性能的影响

为研究热处理木粉对木塑复合材料吸水性能和力学性能的影响,分别将180、200和220℃热处理0、1、2和3 h后的杉木木粉与高密度聚乙烯( HDPE)复合制备木塑复合材料( WPC),并对其吸水性能和力学性能进行测定,通过环境扫描电镜( ESEM)观察材料拉伸断面的形貌。结果表明,随着处理温度的升高和时间的延长,木粉的吸湿性减小, WPC的吸水性明显降低,而WPC的力学性能除冲击强度逐渐降低外,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量总体呈先增大后降低的趋势。与对照相比,180℃热处理1－3 h的木粉基本上使WPC的弯曲性能和拉伸强度有不同程度的增加,200℃热处理木粉,随时间延长, WPC除弯曲性能仍增加外,拉伸强度和冲击强度逐渐降低,进一步提高木粉的处理温度会使WPC的力学性能降低明显,220℃处理3 h 的木粉使 WPC 降低最多,分别较对照降低34.85％、12.85％、8.31％和4.24％, WPC拉伸断面的ESEM图中两相界面结合情况的变化基本反映了各力学性能的变化。     

木塑复合材料热膨胀性能与弯曲性能研究

以高密度聚乙烯（HDPE）为基体,松木粉为增强项,MAPE为偶联剂,采用注塑法制备WPC,研究其热膨胀性能与弯曲性能,结果表明：木塑复合材料的弯曲强度和弯曲模量较单纯的HDPE有所提高,且随着木粉含量增加而增加;线性热膨胀系数随着木粉含量增加而降低;随着木粉的加入,对WPC长度方向上的热膨胀的限制较宽度方向上更大。     

褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。      

木质素与咖啡壳粉制备木塑复合材料的性能研究

以碱木质素与咖啡壳粉共同作为原料,与桉木粉、高密度聚乙烯以及助剂等,采用熔融混炼、挤出造粒、热压成型的方法制备木塑复合材料。分析木质素、咖啡壳粉的加入对复合材料力学性能、吸水性能、动态热机械性能等方面的影响;并且全组分测定了咖啡壳粉,分析其与木粉化学成分的差异。结果表明:咖啡壳粉主要化学成分与木粉接近,仅加入木质素制备的WPC,静曲强度与拉伸强度均随木质素含量的增加呈现先增加后降低的趋势。而加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC力学强度得到显著的改善,静曲强度可以提高49.31%,冲击强度提高16.62%。木质素与咖啡壳粉加入后,各组分之间具有较好的相容性,能够形成均一的体系,表现出更高的热稳定性;同时断面更为密实均匀,体现出更为理想的界面结合性。添加木质素后,WPC耐腐朽性能得到改善,与仅添加木质素制备的WPC相比,加入木质素与咖啡壳粉制备的WPC具有更好的耐腐性。可见,碱木质素添加量为15%,咖啡壳粉为45%时,制备的木塑复合材料性能最佳。     

高温热处理杉木间伐材的抗褐腐性能

以褐腐菌棉腐卧孔菌为试菌,对分别用热油和热空气为介质,经不同温度、不同时间热处理后的杉木间伐材试样的耐腐性进行了试验,并与质量分数为1.0%的CCA-C防腐剂处理材(吸药量为2.53 kg.m-3)和未处理材进行了比较.结果表明:在2种加热介质中经不同温度、不同时间处理后试材的耐腐性均比未处理材高,且随温度的升高、处理时间的延长,耐腐性有较明显的改善;试材在180、200℃分别经不同时间热处理后的耐腐性均低于CCA-C处理材,但在220℃热处理3、5 h后,各试材的质量损失率均为0;若处理温度和时间相同,则热油处理材的耐腐性基本上高于热空气处理材.     

热处理对民族木结构建筑用材色差及耐腐性能的影响

以黔东南州民族木结构建筑常用的木材马尾松、杉木和枫香为研究对象,分析了在180、200、220、240 ℃热处理温度和2 h热处理时间条件下试样表面颜色及耐腐性能差异。结果表明,马尾松、杉木和枫香试样的明度L^*随热处理温度的增大而逐渐降低,各温度梯度之间的明度L^*差异均表现为显著。180~240 ℃,3种试样的红绿轴色品指数a^*和黄蓝轴色品指数b^*基本表现为先增大后减小。总色差ΔE反映出热处理对马尾松颜色变化的影响最大。彩绒革盖菌和变色栓菌对枫香的降解要强于2种针叶材马尾松和杉木,而绵腐卧孔菌和密粘褶菌则正好相反。热处理温度越高,各试样耐腐效果越好,当温度达到240 ℃时,3种树种试样在4种木材腐朽菌腐朽试验后均能达到Ⅰ级强耐腐水平。扫描电镜进一步证实了240 ℃热处理后的马尾松相比素样在被绵腐卧孔菌侵染后,其菌丝分布较少,结构保持完整,耐腐效果好。     

基于XPS的马尾松褐腐降解研究

采用XPS分析马尾松素材及其防腐处理试件表面氧碳比(O/C)前后差异、C1s谱峰变化情况,评估香樟木质部蒸馏水提取物和樟脑防腐剂处理马尾松试样的耐腐效果。结果表明:褐腐后试样相比腐朽前表面C1s峰面积增加,O/C比减小,C1峰面积增大而C2减小,可见褐腐菌对各试样均有一定的降解效果;樟脑防腐剂处理马尾松试件褐腐后的O/C高于马尾松素材,C2降低幅度最小,而香樟木质部蒸馏水提取物处理马尾松试件褐腐后的O/C小于马尾松素材,C2降低幅度最大,证明樟脑处理马尾松试样对密粘褶菌具有一定的抑制效果,而香樟木质部蒸馏水提取物的防腐效果不明显。     

印楝提取物制备的微囊防腐剂在木材中的固化规律

目的印楝是一种抑菌效果优良的天然材料,这种材料不仅可以防止木材腐朽而且不会污染环境。使用印楝种子提取印楝植物活性成分,将其制备成微囊防腐剂,探究该防腐剂在木材中受温度影响的固化规律及抑菌性能。方法首先利用印楝提取物制备微囊防腐剂预制剂,使之能够更好地进入木材中,再通过程序升温的方法来比较在不同温度控制下微囊防腐剂在木材中的成囊情况。同时,通过褐腐菌抑菌实验考察防腐剂的抑菌性能。使用褐腐菌侵蚀不同处理的樟子松试件12周,通过试件的质量损失率来表征耐腐性能。通过40、50、60、70、80 ℃程序升温处理后的大青杨试件微观电镜图,分析印楝提取物微囊防腐剂在木材中的固化规律。结果经80 ℃升温处理后的樟子松细胞腔内也形成了微囊结构。褐腐菌抑菌实验结果显示:受褐腐菌侵蚀后,樟子松试件对照组质量损失率达到21.05%;经印楝种子提取物处理的试件质量损失率为10.96%,达到耐腐标准;经MUF处理的试件质量损失率为29.23%;经印楝提取物微囊防腐剂处理的试件质量损失率为6.01%,达到强耐腐等级。结论随着升温温度的升高,固化形成的微囊颗粒呈减小趋势,且在木材细胞壁中的分布更为均匀,结合更为紧密。印楝提取物制备的微囊防腐剂达到强耐腐等级,这说明印楝提取物制备的微囊防腐剂具有较好的防腐效果,而且防腐效果较持久。      

木粉/再生聚苯乙烯复合材料的动态机械性质分析

分析了50Hz频率下木粉／再生聚苯乙烯复合材料的动态机械性质。结果表明：木粉含量、偶联剂和双螺杆挤出机的螺杆转速都对复合材料的存储模量(E’)和损耗角正切值(tanδ)有一定影响。随着木粉含量的增加,复合材料的存储模量和玻璃化温度都有所降低。加入偶联剂后,其存储模量和玻璃化温度得到提高,并且tanδ值降低。当木粉含量为40％-50％、偶联剂含量达到20％时,复合材料的存储模量较高,已经超过了再生聚苯乙烯的存储模量。双螺杆的转速为40一50r／min时,复合材料具有较理想的存储模量和损耗角正切值。     

抗菌木塑复合材的性能

通过正交试验研究了添加不同种类及用量的抗菌剂和生物质粉对生物质粉/HDPE复合材料抗菌性能和物理力学性能的影响。研究结果如下:生物质粉/HDPE复合材添加SHT-115(高分子有机无机复合抗菌剂)和SHT-860(高分子有机抗菌剂)对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果要优于SHT-120(纳米银无机抗菌剂);稻草粉制备的复合材具有最好的抑菌效果,其次是竹粉;生物质粉种类对弯曲强度、弯曲模量、冲击强度以及拉伸强度的影响均具有显著性,其中木粉效果最好;生物质粉/HDPE的比例对复合材料拉伸强度的影响具有显著性,而抗菌剂对其没有显著影响。     

热压温度对硅烷化木单板/聚乙烯薄膜复合材料性能的影响

为了研究热压温度对硅烷化杨木（107杨Populus × euramericana）单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料各项性能的影响,以乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）和过氧化二异丙苯（DCP）为杨木单板的改性剂,在不同的热压温度下（140,150,160,170 ℃）与HDPE薄膜复合制备了硅烷化杨木单板/高密度聚乙烯（HDPE）薄膜复合材料。采用万能力学试验机、动态力学分析仪（DMA）和冷场发射扫描电子显微镜（SEM）测定了不同热压温度下复合材料的物理力学性能、动态热力学性能以及胶接界面结构的变化。结果表明:热压温度为140～150 ℃时,复合材料的界面结合力较弱,胶接界面层存在明显的缝隙。当热压温度达到160 ℃时,硅烷化杨木单板与HDPE大分子自由基发生充分有效的胶合,形成能有效提高复合材料性能的胶接界面结构。当热压温度从140 ℃升高到160 ℃时,胶合强度、静曲强度（MOR）和弹性模量（MOE）分别由1.27 MPa,63.90 MPa和5 970.00 MPa增加到1.89 MPa ,72.20 MPa和6 710.00 MPa,但热压温度继续增加,胶合强度和抗弯性能均降低。当热压温度从140 ℃增加到170 ℃时,复合材料24 h吸水率（WA）和吸水厚度膨胀率（TS）分别从72.41%和4.98%降至54.22%和4.09%。复合材料的储能模量保留率E′（130 ℃）由62.31%提高到92.01%,到达tanδ_max的温度点从144 ℃延后至200 ℃。复合材料的耐高温破坏能力随着热压温度增加逐渐增强。图5参15     

生物腐朽对湿地松木材力学性质影响的研究

由于生物腐朽可以引起木材结构的严重破坏,采用不同菌种和不同生物腐朽时间对湿地松木材的最大工作荷载(WML)、抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)等力学性质的影响进行了研究。结果表明:白腐菌、褐腐菌2个菌种和腐朽时间都对木材力学性质的影响显著(α=0.05),其中白腐菌处理对木材力学性质的影响很小,而褐腐菌处理木材对木材力学性质的影响很大。腐朽木材失重率与各项力学性质之间的相关性分析表明:木材失重率与WML、MOE和MOR之间都呈显著负相关。褐腐试验的相关性均在α=0.01水平时显著(双尾检验),皮尔森相关系数达到-0.937以上;而白腐试验的相关性均在α=0.05水平时显著(双尾检验),皮尔森相关系数达到-0.788以上。     

竹质纤维-HDPE复合材料的力学和热性能研究

为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+ 竹浆纤维共 混4 种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分 析了竹屑-HDPE 复合材料与其他3 种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE 复合材料相 比,竹屑-HDPE 复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料 提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料降低了8.08% 和17.64%。竹屑- HDPE 复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE 复合材料相比,其起始热分解温度提高了21.23 ℃,力学松弛峰 值温度提高了10.44 ℃。      

木粉-聚乳酸复合材料的染色及其性能评价

为了丰富木塑复合材料的颜色以扩大其用途,并探索色素对木塑复合材料综合性能的影响及其机理,以毛白 杨木粉和生物降解塑料———聚乳酸为原料,选用3 种食品级色素(胭脂红、柠檬黄、果绿)在不同添加量的条件下制 备染色木粉鄄聚乳酸复合材料。对染色后的复合材料进行耐水洗坚牢度、吸水吸湿性、弹性模量、抗弯强度等物理 力学性能测试,并用红外光谱进行表征。结果表明:1)添加色素可以不同程度地改变木粉鄄聚乳酸复合材料的颜 色,但色素添加量越多,复合材料的耐水洗坚牢度越弱,且高温比室温水浴使材料褪色更加明显。2)添加色素会不 同程度地降低复合材料的抗弯强度,但对材料的弹性模量影响不大。果绿色素添加量为2%时,对复合材料的抗弯 性能影响最小。3)果绿色素添加量为2%时,染色复合材料的吸水、吸湿性最小,与未添加色素的空白组接近。4) FT鄄IR 表明,色素在制造过程中发生了变化或者与木材细胞中的物质产生了反应。5)色素的种类和添加量对木粉鄄 聚乳酸复合材料的染色及物理力学性能均有一定程度的影响。添加果绿色素且当其添加量为2% 时,复合材料的 综合性能达到最优。      

酸酐改性硫酸盐木质素增强HDPE复合材料的物理力学性能

针对硫酸盐木质素极性高、与HDPE复合难的问题,本研究使用顺丁烯二酸酐（MA）、丁二酸酐（SA）、邻苯二甲酸酐（PA）改性硫酸盐木质素（KL）,并采用注塑法制备KL/高密度聚乙烯（HDPE）复合材料。通过相容性分析模拟了改性KL-HDPE复合材料的相容性,分析复合材料的吸水性和吸水厚度膨胀率,通过三点弯曲表征了复合材料的弹性模量（MOE）和断裂模量（MOR）。结果表明,改性后复合材料的界面相容性提高,与PA改性的KL相比,MA、SA改性的KL与HDPE具有较好的界面相容性。MA、SA改性后的木素-HDPE复合材料吸水速率降低,吸湿尺寸稳定性提高。PA改性的木素-HDPE复合材料吸水速率在前500 h较高,但在500 h以上,随着时间的延长其吸水速率低于未改性木素-HDPE复合材料。其中,MA-PE改性复合材料具有较好的耐水性和吸湿尺寸稳定性。MA、SA、PA改性的木素-HDPE复合材料MOE明显提高,分别提高了71%、42%、17%。MA,SA和PA改性除去了木质素中的大部分羟基,降低木质素的亲水性。改性后的复合材料MOR增加,其中MA改性KL复合材料的MOR增加最显著。     

压力蒸汽热改性橡胶木的物理力学性能分析

为研究介质压力在木材高温热改性过程中的作用,采用压力蒸汽作为传热介质,于155℃/0.4 MPa,170℃/0.4 MPa,170℃/0.8 MPa处理条件对橡胶木进行热改性,测试热改性材的质量损失率、明度、抗弯强度、抗弯弹性模量等指标,探讨不同处理压力和温度改性橡胶木的物理力学性能变化。结果表明,在压强0.4 MPa条件下,155℃和170℃处理的试材,其各项性能可以达到或接近常压条件下更高温度热改性材的性能。介质压强由0.4 MPa增加至0.8 MPa,炭化橡胶木的质量损失率、颜色变化、抗弯强度损失均增大,说明压强越大,热改性程度越剧烈。介质压强对试材的热改性程度有显著影响,提高蒸汽压力可以在较低温度下加快橡胶木的炭化过程,实现木材的高效热改性处理。     

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。     

浸注药剂热处理工艺对木材物理性能的影响

先用以氯化锌、磷酸二氢铵和复合铜盐为主要成分的3种药剂浸注马尾松Pinusmassoniana木材及桉树Eucalyptus木材,然后再进行热处理的工艺方法。通过对处理前后木材的力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了药剂在不同温度下对木材性能的影响情况。结果表明：热处理工艺能明显提高处理材的尺寸稳定性,但也会降低木材的抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）值。在同一温度下,浸注药剂后的热处理材比对照热处理材的体积湿胀率变化值（ASE）值增大了10％-45％;同时,该工艺对浸注药剂后的处理材的抗弯强度值降低较明显,而抗弯弹性模量变化则相对较小。3种药剂中,氯化锌热处理改善尺寸稳定性的作用最明显,其对抗弯强度、抗弯弹性模量影响亦是最大