应用环境对OSB抗弯性能的影响研究

  目的  定向刨花板通过大片刨花的定向铺装和胶合热压制成，是一种重要的工程材料。深入研究应用环境对OSB抗弯性能的影响，可以为优化OSB加工工艺和应用方式提供必要的理论支撑。  方法  选取13 mm厚的OSB为研究对象，调整试件含水率，采用三点弯曲静力法对OSB循环加载，同步使用数字散斑相关分析技术记录应变分布，评价其挠度并揭示其发生原因。  结果  环境湿度升高会使OSB含水率和厚度增加，刨花间空隙和刨花裂隙扩大。OSB在相对湿度（95 ± 3）%下陈放后，其挠度显著增加，继续在相对湿度（65 ± 3）%下陈放后，其挠度仍大于初始挠度。OSB在相对湿度（95 ± 3）%下陈放后不施加载荷，继续在相对湿度（65 ± 3）%下陈放后，其挠度与初始挠度接近。仅在相对湿度（65 ± 3）%下陈放，循环次数对OSB挠度影响不明显。OSB含水率出现波动后，第1次循环加载的挠度明显增加，之后的循环次数增加对挠度影响不明显。载荷状态下，仅在相对湿度（65 ± 3）%下陈放的OSB应变分布均匀，空气湿度变化会造成OSB出现应变集中。含水率增加会降低OSB内部应变迁移效率，主要表现为板子上下表面的弯曲应变集中和两个相反方向的剪切应变分布明显。  结论  系统地探索了环境湿度和循环加载对OSB抗弯性能的影响，并基于应变分布揭示了发生原因，研究结果对OSB加工工艺优化和应用范围拓展具有一定指导意义。      

林木采育机多密实度蜂窝辊的径向压缩响应

  目的  针对为林木采育机而设计的蜂窝进料辊,研究其在采伐时夹紧和翻转工序的模拟工况下,密实度差异对压缩响应的影响。  方法  将15套蜂窝辊按照密实度划分为3种等级,经由理论模型和模拟仿真分析,对多密实度下的力学和吸能特性的变化做量化探究。选出其中3套制备试件,进行线弹性阶段内的径向压缩试验,利用数字图像相关技术对压缩过程中试件的变形进行监测,比较微观上塑性铰处的结点变形,同时对比仿真与试验的结果,进而总结双V附翼蜂窝进料辊的变形模式。  结果  仿真结果显示:平台阶段下随着密实度增长约10%,蜂窝辊的等效应力上升幅度处于2 MPa以内,但吸能量则提升了近乎6倍。试验结果表明:线弹性阶段下相同幅度的密实度提升,虽然导致质量增大约59.78%,但接触力却获得约3.4倍的提升。变形观测后提出准静态压缩下的V型变形模式,在离散系数低于6%的情况下获得了验证。  结论  蜂窝辊在密实度为0.25 ~ 0.40范围内的压缩响应表现为:以壁厚和层数为主要变量的密实度分别与等效应力和吸能量均具有显著非线性的正相关关系;在近似密实度下,增加壁厚,有助于获得更高的抗压强度,减少层数则促进了吸能特性的提升;双 V附翼蜂窝进料辊在周向的变形机制显露出不均匀的拉胀现象。      

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

2022 年 7 期目录

  目的  模拟阴燃过程，研究土壤表层温度变化规律和气体释放特征，为阴燃燃烧动力学、阴燃蔓延机制和阴燃火灾监测等研究提供理论支持。  方法  以大兴安岭地区兴安落叶松人工林土壤为研究对象，通过阴燃炉实验，分析测定不同燃烧时间下的土壤温度和气体（CO₂、CO）释放量，及不同含水率（20%、30%、40%）对气体释放量的影响。  结果  阴燃过程中土壤表层温度呈现先快速增加，然后保持平稳，最后快速下降直至熄灭的变化趋势；根据土壤表层温度变化特征，将阴燃过程分为点燃期、上升期、稳定期和熄灭期4个阶段，各阴燃阶段校正燃烧效率（MCE）均小于0.75；阴燃过程中CO₂平均释放量为316.23 mg/m3，CO平均释放量为101.25 mg/m3；阴燃过程中CO呈现持续性释放状态，CO₂呈现间歇性释放状态；燃烧时间对CO₂和CO释放量存在显著性影响，但CO₂和CO释放量不存在相关关系；不同含水率下，CO₂释放量呈现显著性差异（P ? 0.05），但CO释放量无显著性差异（P ? 0.05）。  结论  根据阴燃中的温度和气体变化，阴燃在14 h 后出现向明燃转化的趋势，但由于土壤中可燃物含量下降，最终未转化为明燃；由于含水率升高导致土壤氧气含量下降和热量损失增加，因此CO₂释放量降低；在含水率20% ~ 40%的条件下，阴燃均可以维持蔓延传播，因此CO释放量无显著性差异。      

色季拉山西坡表层土壤有机碳的小尺度空间分布特征

  目的  对小空间尺度上土壤有机碳（SOC）及其密度（SOCD）的空间分布进行研究，以期为大尺度下高寒土壤碳储量的精确估算提供理论支撑。  方法  本研究以色季拉山西坡海拔4 200 ~ 4 400 m的苔草高寒草甸（CAM）、林芝杜鹃灌丛（RTS）和雪山杜鹃灌丛（RAS）为研究对象，采用10 m × 10 m规则格网采集表层（0 ~ 10 cm）土壤样品，借助GS+和ArcGIS软件以分析不同植被类型SOC和SOCD的空间结构性、分布格局及影响因素。  结果  （1）研究区表层SOC平均值达100.97 g/kg，表现为RAS（146.45 g/kg） > CAM（95.60 g/kg） > RTS（60.43 g/kg），SOCD平均值达6.28 kg/m2，表现为CAM（7.34 kg/m2） > RAS（6.32 kg/m2） > RTS（4.80 kg/m2），均高于全国0 ~ 10 cm土壤水平（24.56 g/kg、1.21 kg/m2）。（2）除RAS外，该区域SOC、SOCD均具有强烈的空间自相关性，结构比为1.46% ~ 12.51%，表明结构性因素引起的空间变异为主。RAS的SOC、SOCD结构比达100%，空间依赖性较弱，随机因素引起的空间变异为主。SOC、SOCD空间自相关尺度在17.44 ~ 30.29 m之间，并且SOC > SOCD，CAM > RTS，这表明植被类型可能是影响表层SOC和SOCD空间变异及格局的主要因素。（3）克里格插值表明，CAM表层SOC、SOCD的高值斑块与高土壤含水率相对应，低值斑块与沟壑位置相对应，RTS的SOC、SOCD呈高低值斑块交错分布，与地面覆被物（灌丛、草本、裸地）的镶嵌性分布对应，表明土壤含水率、微地形、植被覆盖等是影响研究区表层SOC和SOCD空间分布的主要因素。（4）冗余分析表明，土壤含水率、土壤密度、pH、全氮是影响3种植被类型SOC、SOCD含量及空间异质性的关键要素，其次是机械组成、坡度，全磷的影响不明显。  结论  色季拉山SOC含量比较丰富，小空间尺度下枯落物量、微地形、土壤性质（含水率、土壤密度等）的空间异质性显著影响SOC、SOCD的空间分布和预测。      

预处理方式对速生杨木试件密实及密闭性的影响

为将木材制备成具有密闭性的包装材料，以速生杨木试件为材料，探讨浸泡、喷水2种处理方式对速生杨木试件水分分布、密实化后断面密度与密闭性的影响。结果表明，经过浸泡、喷水处理，试件表层含水率由5.21%分别提高到28.38%、24.08%，喷水和浸泡处理几乎可达相同的效果；无论喷水还是浸泡处理，试件的最大含水率与密实化后试件的最大密度均出现在试件表层，经浸泡、喷水处理的密实化试件表层密度分别达1.17、1.06 g/cm³；随着最大断面密度的增加，密实化试件的平均透气速率从106.08×10^-7 L·mm^-2·min^-1降到2.76×10^-7 L·mm^-2·min^-1，降低了97.97%，泄漏率从28.78×10^-2 h^-1降到0.58×10^-2 h^-1，降低49.62倍，密封等级提高到3级。     

高粱籽粒压缩力学特性研究

为探索高粱籽粒在播种、收获、储运及加工过程中的机械损伤规律,研究了高粱籽粒的压缩力学特性。选取晋杂34号、辽杂37号、兴湘梁2号3个高粱品种的籽粒为研究对象,研究品种、含水率、压缩方向对压缩变形量、屈服载荷、破坏能等指标的影响规律。结果表明：品种、含水率、压缩方向对高粱籽粒的压缩变形量、屈服载荷、破坏能的影响显著（P<0.000 1）;随着含水率的升高,屈服载荷呈下降趋势,压缩变形量和破坏能呈先减小后增大的趋势;相同含水率下,3个高粱品种籽粒的Z轴方向对应的压缩变形量、屈服载荷、破坏能均最大,Y轴方向次之,X轴方向最小。该研究结果为高粱播种、收获及储运等装备的研制优化提供理论参考。     

高能微波处理辐射松木材的抗弯力学性能与损伤演化特征

  目的  探究高能微波处理对木材抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的影响,并阐明处理材在静态弯曲载荷过程中的损伤演化与破坏规律。  方法  利用高能微波设备,采用60、80、100 kW·h/m3这3组微波能量密度水平对含水率为50% ~ 70%的辐射松锯材进行处理。在声发射（AE）系统的实时监测下进行三点弯曲抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的测试,并且结合试件断裂破坏截面形貌与AE参数特征分析对比处理材与未处理材在不同加载阶段的损伤演化。  结果  未处理材抗弯弹性模量和抗弯强度平均值分别为5 520和61.7 MPa,高能微波处理材的抗弯弹性模量和抗弯强度平均变化率均小于10%。但高能微波处理均显著提高了木材的弯曲塑性功。相较于未处理材,60和100 kW·h/m3处理材的弯曲塑性功分别提高了12%和16%;而80 kW·h/m3处理材的弯曲塑性功最大,相较于未处理材的提高了22%。AE测试结果显示:随着微波能量密度的增加,处理材AE信号首次出现时间不断提前,首个损伤稳定增长阶段的持续时间、塑性变形阶段的累计振铃计数增长速率、幅度和能量活跃度逐渐增加。由此表明,在弯曲载荷作用的过程中,处理材拥有更高的损伤增长速率与应力重组效率,细胞壁产生了更多的屈曲与坍塌破坏,木材内部裂纹迅速扩展,减弱了应力集中效应,因而在一定程度上增加了木材弯曲塑性功。试件破坏形貌验证了AE测试结果,与未处理材相比,处理材的拉伸区域、中性层与压缩区域的断面形貌更加粗糙。  结论  适当的高能微波处理可在仅小幅改变木材抗弯弹性模量、抗弯强度的前提下,显著提高木材弯曲塑性功,将为高能微波处理材的应用提供新思路。研究方法与结果能够有效地展示高能微波处理材的损伤演化特征,并将为木质材料损伤演化的相关研究提供参考。      

黑木相思木材干燥特性及干燥工艺制定

  目的  为获得黑木相思Acacia melanoxylon木材的干燥特性,编制合理干燥基准,从而促进其实际开发和利用。  方法  采用百度试验法研究黑木相思木材的干燥特性,参照百度试验干燥缺陷等级拟定木材干燥初终期条件,依据锯材干燥质量检测结果对黑木相思锯材常规干燥工艺进行系统优化试验,并制定25 mm厚黑木相思锯材的干燥基准。  结果  黑木相思木材的干燥缺陷主要为初期开裂和扭曲变形,其次为截面变形,无内裂产生。从干燥速度看,黑木相思属于中等易干材。木材含水率15%时的气干密度为0.620 g·cm?3,属于中等范畴。采用优化制定的干燥基准对25 mm厚黑木相思锯材进行常规干燥后,木材含水率从110.40%干至8.42%,干燥周期为268.0 h (11.2 d),整个干燥过程中干燥速率比较稳定,平均为0.38%·h?1。  结论  黑木相思干燥锯材的平均最终含水率、干燥均匀度、厚度上含水率偏差、残余应力以及可见干燥缺陷方面的指标均达到锯材干燥质量二级要求。本研究制定的黑木相思锯材干燥工艺可为实际干燥生产过程提供科学依据。图2表6参25     

户外用压缩防腐木——ACQ——D木材的处理技术初探

为研究压缩处理在木材防腐方面的应用,该研究测定了经过不同水浴和喷水预处理后的径向压缩木材在胺溶铜季铵盐--D型防腐剂中浸泡后的吸液量和变形回复率,并测定了由此制备得到的压缩防腐木的表面硬度、厚度方向上的密度分布和CuO保持量分布情况。结果表明:①变形回复率和吸液量之间有很好的对应关系,一般变形回复率越大,吸液量也越大;②经过预处理的压缩试材和素材相比,吸液量可以提高1.5倍左右,表面硬度可提高3～4倍;未经预处理的压缩试材和素材相比,吸液量可以提高2倍以上,但是表面硬度的提高不大;③ 经过预处理的压缩防腐木,其厚度方向上的密度分布比较均匀,另外CuO的保持量比未经预处理的压缩防腐木高,并且呈现表层高、逐步向内层递减的趋势。由此看出,由该研究方法制备的压缩防腐木可同时实现表面密实化和提高防腐性能的目的,尤其适用于户外设施中。      

3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态研究

【目的】研究完全自由、四节点支承和两对边简支3种边界条件下足尺定向刨花板的模态灵敏度和振动模态,为开展3种边界条件下足尺定向刨花板弹性常数振动检测结果的对比研究奠定基础。【方法】以4种厚度的足尺定向刨花板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics对完全自由、四节点支承和两对边简支的足尺定向刨花板进行了模态灵敏度分析,分别确定这3种边界条件下对其长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量这3个弹性常数灵敏度最高的模态;通过试验模态分析测得足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶振动模态参数,并对比和分析其在这3种边界条件下的振动模态参数检测结果。【结果】计算和试验模态分析得到的这3种边界条件下足尺定向刨花板的前9阶模态振型形状和阶次分别是相同的;足尺定向刨花板在这3种边界条件下的前9阶模态中,除模态(m, 0)、(0, 2)和(1, 1)外,其余模态均为单一方向的弯曲和扭转或不同方向弯曲的叠加模态;用于计算足尺定向刨花板长度和宽度方向的弹性模量与面内剪切模量的最高灵敏度模态,在完全自由下为模态(2, 0)、(0, 2)和(1, 1),对应阶次分别为第2、4和1阶;在四节...     

碳量子点复合TiO2木材涂层制备及其净化甲醛气体的研究

  目的  为提高二氧化钛（TiO₂）光催化剂净化甲醛气体污染物的能力，利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点（CDs）掺杂改性TiO₂，可大幅度提高TiO₂光催化性能。  方法  采用3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）对亲水性纳米TiO₂进行表面改性，并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO₂制备了TiO₂-CDs复合光催化木材功能涂层。借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO₂复合光催化剂进行表征，并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验。  结果  合成的CDs粒径尺寸为3 ~ 6 nm，表现为较好的石墨相结构，且CDs光致发光具有一定的激发依赖性。CDs功能化TiO₂复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收，而且在400 ~ 500 nm波长范围内具有更宽的吸收带，CDs负载TiO₂光催化涂层分别在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率达到68.26%和81.63%，较未改性的TiO₂木材涂层提高了35.55%和38.71%，同时TiO₂-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性，其表面水接触角为96.4°，较对照组木材（62.5°）提升了54.24%。表面涂饰对木材表观颜色影响较小，TiO₂-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22%，表面色差较对照组为11.03。此外，TiO₂-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能，相比第一次循环，7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅分别下降了3.54%和2.56%。  结论  CDs掺杂功能化可拓宽TiO₂光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力，同时改善木材表面润湿性，且对木材表观颜色影响较小，对于开发具有净化室内甲醛气体污染物功能的木质材料意义重大。      

鸡公山国家级自然保护区散孔材、环孔材树种木质部结构和功能的关系

【目的】木质部解剖结构是植物水力功能和水分利用策略的基础。散孔材和环孔材的导管分布和形态存在显著差异,对2种材性树种木质部解剖结构和水力功能的关系进行比较,有助于理解不同材性树种的水分适应机制。【方法】选取河南省信阳市鸡公山自然保护区中的3个散孔材树种(枫香Liquidambar formosana、旱柳Salix matsudana、深山含笑Michelia maudiae)和3个环孔材树种(槲树Quercus dentata、楝Melia azedarach、野核桃Juglans cathayensis),研究2种材性树种的枝水力功能(比导率和栓塞抗性)和解剖结构的关系。【结果】3个环孔材树种比导率更大,3个散孔材树种栓塞抗性更强;在物种水平上,只有散孔材树种深山含笑比导率和栓塞抗性呈显著负相关(P<0.05),存在水力效率-安全权衡。3种散孔材树种相较于3种环孔材树种具有更大的导管密度、导管壁厚度跨度比和更小的导管直径、导管壁厚度。【结论】环孔材树种倾向于通过增大导管直径显著提高其输水效率,从而避免水势下降、降低潜在栓塞风险。散孔材树种木质部结构中的导管壁厚度和导管壁厚度跨...     

水分引发的木材细胞壁无定形物质对纤维素结晶结构的影响

  目的  聚焦于水分引发的木材细胞壁纤维素结晶结构变化,利用温和的方法不同程度脱除细胞壁无定形物质（半纤维素、木质素）,探讨典型的水分状态（绝干状态、近纤维饱和点、饱水状态）对纤维素结晶结构的影响及其与无定形物质的相互作用。  方法  以杨木为实验材料,将20 mm（轴向） × 3 mm（径向） × 20 mm（弦向）的木片在常温下,以亚氯酸钠和冰醋酸脱除木质素,以氢氧化钠脱除半纤维素,分别制得不同程度脱除木质素、半纤维素以及二者共同脱除的试样,并将其和未处理试样的水分状态分别调至绝干、近纤维饱和点和饱水状态,再利用X射线衍射技术测定各组试样（200）、（1-10）、（110）晶面的衍射峰的位置（2θ）,分析晶面间距。  结果  绝干试样（200）晶面衍射峰的位置随无定形物质脱除而改变,其（200）晶面间距随无定形物质脱除率的提高而呈减小的趋势;各试样的（200）晶面间距均随试样内水分含量的增加而减小,且对于脱除木质素或半纤维素的试样,木材在水分达到近纤维饱和点时的晶面间距减少量占至饱水状态时晶面间距减少量的百分比较大;（1-10）和（110）晶面的衍射峰随试样中水分的增加而出现分离的趋势。  结论  在绝干状态下,无定形物质收缩对纤维素结晶结构施加拉力;木材细胞壁物理化学环境的变化会影响无定形物质与水分的相互作用,水分进入无定形物质使其膨胀而释放对结晶结构的拉力,该作用主要由进入细胞壁的水分引起,（200）晶面为主要受力的晶面。      

卷积神经网络在红木树种识别中的应用

  目的  不同类型的红木由于生长周期和木材特性的不同，导致商业价格差异悬殊，其中还包含有国家保护木种。本研究旨在找到能准确地识别红木种类的方法，以防止交易中的欺诈行为和保护树种。  方法  以国家林业和草原局木材与木竹制品质量检验检测中心(昆明)实际检测中累积的黄檀属Dalbergia和紫檀属Pterocarpus中的交趾黄檀D. cochinchinensis、刀状黑黄檀D. cultrata、卢氏黑黄檀D. louvelii、巴里黄檀D. bariensis、奥氏黄檀D. oliveri、大果紫檀P. macrocarpus、檀香紫檀P. santalinus等7种红木的376个样本作为基本数据，使用计算机算法扩展样本数量，提出自动化识别红木的卷积神经网络模型。  结果  该方法能够自动提取适合模型分类识别的特征，使用更为便捷，相比其他传统方法识别效果更准确的，结果证明平均识别精度达99.4%。  结论  自建的卷积神经网络可以有效识别红木树种，虽然在调参优化与训练时间大于VGG16等迁移学习方法，但泛化能力更强，证明了自建模型在红木识别应用上优于迁移学习模型。图7表4参23     

不同含水率状态下木材细胞壁孔径分布变化

【目的】探究由水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化规律与机制,为木材的热质转移、渗透性以及木材改性提供理论指导。【方法】将杨木和杉木分别制成5 mm(径向)×5 mm(弦向)×1 mm(轴向)的木片,基于氮气吸附法、差示扫描热孔计法考察试样在绝干状态、气干状态、纤维饱和状态和饱水状态4种典型水分状态下的孔径分布、比表面积、孔体积等特征参数,并对比不同状态和不同树种间的孔隙结构差异。【结果】木材细胞壁孔径大多在10 nm以下,尤其以4 nm以下为主,10 nm以上孔隙相对较少;随着含水率的提升,木材细胞壁孔径分布曲线显著升高,从气干状态到纤维饱和状态,杨木和杉木的孔径分布最大值分别增加了52.73%和58.62%,而从纤维饱和状态到饱水状态,两者分别增加了435.24%和470.43%。【结论】在木材由绝干状态逐渐吸湿,以及吸水至饱水状态的过程中,木材细胞壁孔隙体积呈明显增大趋势。在木材达到饱水状态后,细胞壁孔隙体积增大至极限,但由于自由水的冰点下降,其在-2℃左右产生大量吸热信号进而干扰测量结果,故此时差示扫描热孔计法所测得的孔径分布参考范围有限。不同树种间孔隙分布差异不明显。     

以Cu颗粒强化导热的木质基复合相变储热材料性能研究

  目的  高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料的储放热性能探索绿色、经济的道路。  方法  首先利用酸性亚氯酸钠溶液对轻木进行脱木素处理以提高其对相变材料的封装效率。然后利用CuSO₄溶液与抗坏血酸溶液在脱木素轻木内利用溶液还原法多次循环制备单分散金属Cu颗粒,并将反应完全后的轻木利用真空浸渍法与石蜡（PW）制备具有Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料。采用场发射电子显微镜（SEM）、红外光谱分析（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、差式扫描量热仪（DSC）、导热系数测试仪和温度巡检仪对材料的微观、结晶、化学结构及储放热性能进行评价。  结果  轻木经脱木素处理后其对石蜡的封装效率从64.9%提升至了82.6%。经过抗坏血酸对Cu2+的还原作用,在轻木基体内原位制造出了Cu。然而循环次数过少,Cu不能均匀地分布在木材基体内,而过多的循环次数则会过量地影响轻木对相变材料的封装效果;其中3次的循环次数最为合适,以此所制备的复合相变储热材料导热系数提升了1.76倍,熔融与凝固潜热分别高达143.7、142.9 J/g,同时储热与放热时间分别缩短了23.7%与32.6%,展现出了更好的温度调节潜力。  结论  利用溶液还原法能够有效地在轻木基体内均匀制备金属Cu颗粒,并且以3次循环制备的Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料储放热性能较好。      

碱木质素与超支化聚丙烯酸酯乳液复配改性速生青杨的尺寸稳定性研究

【目的】为提升木质素对人工林速生材的尺寸稳定性,本研究提出利用碱木质素与超支化聚丙烯酸酯乳液(HBPA)对速生青杨复合改性的方法。【方法】通过在碱木质素中引入HBPA乳液,配制了质量分数1.31%的碱木质素与质量分数4.00%、8.00%的HBPA乳液的复配乳液(4HL、8HL组),然后分别将碱木质素、HBPA乳液和复配乳液浸渍处理速生青杨,基于改性材的质量增加率、增容率和扫描电镜探究浸渍效果;利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱分析HBPA乳液的聚合情况以及改性材化学组分的变化;通过吸水、吸湿性试验对试材的尺寸稳定性进行评价;并对试材的顺纹抗压强度进行测试。【结果】微观上,随着乳液质量分数的增大,固化后黏附在细胞腔内的乳液越多,整体被改性剂填充的导管和木纤维的数量也相应增多。宏观上,随着乳液质量分数的增大,改性材的质量增加率和增容率也相应提高,复配乳液改性材的4HL组质量增加率和增容率分别为8.14%和3.14%,8HL组质量增加率和增容率为15.05%和3.36%,且复配乳液改性材的质量增加率大于碱木质素和HBPA乳液改性材的质量增加率之和;相对于未改性材,复配乳液改性材4HL组和8H...     

蒙脱土/聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液改性木材的力学性能

  目的  木材化学改性是提高人工林速生材力学性能,延长其使用寿命,扩大其应用范围的有效途径。使用有机蒙脱土（OMMT）对木材进行改性处理具有较好的前景。但由于有机蒙脱土在水中不易分散,且粒径较大,难以进入到木材细胞壁中而限制了其应用。因此,提高OMMT在水中的分散性,增大其层间距可为其进入木材细胞壁内创造条件,是改性增强木材的有效手段。  方法  本研究采用一种水性的聚乙二醇/超支化聚丙烯酸酯乳液（PEG/HBPA）作为载体使OMMT在水中稳定分散。将改性剂通过浸渍处理改性木材,测试了改性材的力学性能,并探讨了不同层间离子的OMMT对改性效果的影响。  结果  4种OMMT均能够稳定分散进入到PEG/HBPA中,经过24 h静置后无明显的分层和沉淀,乳液粒径和黏度无明显变化。木材经过PEG/HBPA处理后,除端面硬度外,力学性能有所提高,加入OMMT后力学性能进一步提高,并增加了改性材的端面硬度。OMMT层间离子中含有氨基、羟基、羧基等官能团,能使OMMT更好地进入到木材细胞壁中,其中层间离子含有氨基的OMMT改性效果较好,改性后木材顺纹抗压强度为82.2 MPa,抗弯强度为98.2 MPa,端面硬度为8 920 N。  结论  使用PEG/HBPA乳液可以均匀分散OMMT,并使其进入到木材细胞壁,增强木材的力学强度,这对实现人工速生材的环保高效利用具有一定的指导意义。