不同木粉浓度下爆炸压力的动力学理论模拟

从燃烧动力学、热力学以及气体分子动力学理论出发,推导了木粉燃爆的动力学理论模型,对试验得到的所有木粉浓度的爆炸压力进行了理论仿真计算。与现有模型计算结果相比,试验模型对数据的拟合更好,不同浓度相应的最大爆炸压力理论计算也与试验结果更吻合。此外,利用试验理论模型还可以很好地拟合现有模型没有拟合的3种不同木粉浓度的试验数据,理论计算值与试验值的偏离最低为1%,平均偏离为5%。结果表明:木粉燃爆的最大爆炸压力先随木粉浓度增加而升高,并在中间某一浓度时达到极大值。随着浓度增加,最大爆炸压力反而呈现下降趋势。理论仿真计算结果与试验结果一致,弥补了现有模型存在的理论计算与试验测试不一致的缺陷。     

木质粉尘燃爆的爆炸指数理论评估

从燃烧化学反应动力学出发,结合热力学原理以及气体分子动理论,提出了木粉燃爆的动力学理论模型,对木粉燃爆试验的测量数据进行了理论计算。在不同木粉浓度以及不同木粉粒径下,将本模型的计算结果与已有模型的理论计算结果对比。结果表明:本模型的理论结果更接近试验测量结果,最大爆炸压力以及最大压力上升速率理论计算值与试验数据的平均偏差仅为9%。此外,利用本理论模型计算了最大压力上升速率随连续木粉浓度的变化曲线,得到在木粉质量浓度845 g/m3附近,爆炸指数的极大值为14.57 MPa·m/s。爆炸指数大于10 MPa·m/s的木粉质量浓度为330～1 945 g/m3,在此区间,利用本理论模型可以对不同浓度木粉的爆炸指数进行理论估算。研究得到的相关结果对试验测量以及实际生产中的燃爆防控技术均有理论指导意义。     

木粉吸热对木粉爆炸最大压力的影响

在现有的、零星的木粉燃爆理论计算模型中,均没有考虑木粉的吸热效应,导致理论模型计算结果与试验测量数据之间存在较大的偏差。实际上,在木粉燃爆的放热反应中,除气体吸热外,木粉也会参与吸热。基于已有的木粉爆炸试验数据和木粉爆炸最大压力模型,充分考虑木粉吸热对燃爆压力的影响,构建了改进的木粉爆炸最大压力模型,并对已有的试验数据进行数值仿真计算。计算结果表明,在不同木粉质量和不同木粉粒径情况下,改进的模型理论计算值与试验数据更吻合,最小误差仅为1%。与已有的理论模型拟合结果相比,最大爆炸压力的理论值与试验值的吻合度平均提升了13%。理论计算也表明,在木粉爆炸过程中,木粉吸热与气体吸热的比值最高达0.24。因此,在木粉爆炸过程中,木粉吸热是一个不容忽视的重要因素。构建的改进模型可以更准确地计算木粉爆炸最大压力,研究结果对木粉燃爆防控及相关技术研发有重要的理论指导意义。     

不同助剂对木粉腻子性能的影响

以固体含量为16％的聚醋酸乙烯酯乳液和500目木粉为主要原料,加入两种助剂刺备木粉腻子,讨论助剂种类及加量对木粉腻性能的影响。结果表明：两种助剂均可有效改善木粉腻子的性能,并随其加量增大,腻子的耐水性、耐磨性明显提高;当助剂环氧树脂加量为8．0％、异氰酸酯加量为2．0％时,配制的两种腻子综合效果最佳。     

亚纳米木粉低能耗的形成机理

通过对亚纳米木粉形成过程的分析,由细胞壁厚的几何尺寸定量计算亚纳米木纤维在低能耗形成过程中细胞变化的相关数学参数,定性地解释亚纳米木纤维在低能耗形成过程中细胞尺寸变化的数学关系。结果表明,可以由微观变化解释木材亚纳米木纤维尺寸的变化原因,并以试验结果的照片分析来验证此理论。     

木粉粒度对有机木粉腻子性能的影响

利用木材加工剩余物为原料,加工300、500、800和1000目四种不同粒度的木粉,按一定比例与聚醋酸乙烯酯乳液和甲笨二异氰酸酯混合,制备木材底涂用有机木粉腻子,分析木粉粒度对腻子性能指标的影响.结果表明:在木粉腻子各原料配比确定情况下,500目木粉配制的有机木粉腻子,其涂饰性、附着力和外观等性能,优于其他粒度木粉配制...     

基于木粉的快速成型精度研究

基于木粉的快速成型技术特点,对其影响因素分几个方面进行了阐述.包括对原材料木粉的改性处理以降低其亲水性,木粉的粒度及粒度分布,铺粉参数的选择和分层厚度的选取对成型件精度影响;成型后改善成型原件的热变性和对原件进行后处理以提高成型原件的精度几个方面.     

基于木粉的快速成型工艺精度研究

快速成型作为一种新型加工方法一直使用比较昂贵的材料,这在一定程度上阻碍了其发展和普及.本文阐述了以廉价和环保的木粉为主要原料的快速成型新工艺,并对影响成型工艺精度和质量因素进行分析和探讨.     

木粉含量对木塑复合材料可靠性的影响

木塑复合材料的可靠性与木塑比有直接关系。本文通过试验获得了不同木塑比条件下木塑复合材料的力学性能数据,并运用一次二阶距法分析不同木塑比下复合材料的可靠性。     

汽车用木粉/聚丙烯复合板的研制

通过气味检测、红外光谱和热失重法,分析出木粉/聚丙烯复合材料产生刺激性气味的原因在于材料的热稳定性较差;应用碱处理、预涂偶联剂、掺入吸附剂和增容剂等方法对木粉进行预处理,测试结果表明,采用碱处理木粉压制的WPC,其气味等级可达到上海某汽车制造企业PV 3900标准3.0级要求.     

亚纳米木粉切削粉碎设备的设计研究

8000～20000nm之间亚纳米木粉切削粉碎设备的设计,分别采用了机械冲击式粉碎原理、漂移动力学分选机理,以及木粉静电吸附作用来制取亚纳米木粉。本研究提出了切削粉碎加工亚纳米木粉的工艺原理,分析了亚纳米木粉切削粉碎动力学,设计了加工刀具组合结构,以及与木粉静电吸附相结合作用的刮板结构。     

木粉及其组分的多元醇酸催化热化学液化

分别将木粉、纤维素和木质素在乙二醇中进行热化学液化。研究结果表明木粉中纤维素的非结晶区、木质素和半纤维素首先被液化,而纤维素的结晶区较慢被液化,到液化反应中期基本降解完全,液化产率高于97%。利用在线红外光谱仪跟踪检测了整个液化反应过程,结合GC-MS结果发现:乙二醇在反应过程中脱水生成了二甘醇和三甘醇。在液化反应中,纤维素的糖苷键断裂后生成葡萄糖苷结构,随后葡萄糖苷中的吡喃环也被打开,生成的活性中间体相互反应或与乙二醇反应生成了如3-(2-甲基-[1,3]-二氧戊环-2-基)-丙酸乙酯、乙酰丙酸丁酯等酯类;木质素的苯丙烷结构主要降解为苯酚、2,6-甲氧基苯酚等芳香族衍生物,因此木粉液化产物是聚醚/酯混合多元醇。     

木粉/聚乳酸3D打印线材的制备与性能分析

以木粉和聚乳酸为主体原料,硅烷类 KH560 等为偶联剂,PE 蜡 + 硬脂酸锌、甘油为润滑剂, 制备出木粉 / 聚乳酸 3D 打印用线材。对不同组合条件下制备出的线材其微观构造、热稳定性、官能团变 化以及拉伸强度进行了分析。结果表明,木粉粒径为 80-100 目时较为合适,铝钛酸酯 α（AlTi-α）型 对木粉表面改性效果较好,甘油对二者界面相容性的效果好于 PE 蜡 + 硬脂酸锌。木粉含量为 20%、PLA 含量为 75%、铝钛酸酯 α 型加入量为 1.5%,甘油加入量为 3.5% 时制备出来的线材,拉伸强度可达到 18.97 MPa。木粉 / 聚乳酸 3D 打印线材可生物降解,性能可控,具有广阔的应用前景。     

淀粉/木粉复合材料的制备与性能研究

以淀粉和木粉为原料,甘油为增塑剂,通过挤出成型制备淀粉/木粉可生物降解复合材料,重点研究淀粉/木粉混合比例对复合材料性能的影响。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和热重分析（TGA）对复合材料进行表征,并对复合材料的力学性能和吸水性能进行测试。实验结果表明：木粉的加入破坏热塑性淀粉的连续性,使复合材料的结晶度增大。复合材料的拉伸强度、吸水率和吸水厚度膨胀率随着木粉比例增大逐渐增大,断裂伸长率却逐渐降低。TGA测试结果表明,随着木粉加入比例增大,复合材料的热分解起始温度逐渐降低,但热分解的终止温度逐渐升高,淀粉和木粉两相依赖性逐渐减弱。     

家具用聚氨酯仿木材料中木粉的分散性研究

研究聚氨酯仿木材料生产用填料——木粉的添加量与粒度分别对体系黏度和沉降行为的影响等。结果表明,在m(木粉)∶m(主体聚醚)=7∶100左右、木粉粒度80～100目时,聚氨酯组合聚醚体系的黏度适中;随着木粉添加量的增加,或木粉粒度的变大,即木粉尺寸变小,木粉沉降速度下降。     

木粉/酚醛树脂烧结制造木陶瓷的研究

利用砂光木粉浸渍酚醛树脂后经高温真空炭化处理制成木陶瓷,研究了炭化温度对木陶瓷尺寸收缩、碳得率、密度变化、抗压和抗弯强度的影响。研究表明,650℃以上随着炭化温度的升高木陶瓷的尺寸收缩增加不大、碳得率降低、密度减小、抗压和抗弯强度增大。     

EPDM-MA对木粉/聚丙烯复合材料性能的影响

采用特定设计的双螺杆和单螺杆串联挤出机组,以挤出的方式制备木粉/聚丙烯复合材料。主要采用静态力学试验、动态力学热分析(DMTA)和扫描电子显微镜(SEM)观察等方法,研究了马来酸酐改性的三元乙丙橡胶(EPDM_MA)对木粉/聚丙烯复合材料的静态力学性能、动态力学性能和吸水性能的影响。静态力学性能试验结果表明:添加适量的EPDM_MA有利于提高木粉/聚丙烯复合材料的拉伸和弯曲强度,冲击强度的提高最为显著,但EPDM_MA的添加对复合材料的模量有不利影响。动态力学性能分析结果表明:复合材料的储能模量(E′)和损耗因子(tanδ)的峰值均随EPDM_MA加入量的增加而降低,后者说明EPDM_MA改善了木粉与聚丙烯的界面结合;EPDM_MA的加入,使得复合材料的主转变温度略向高温方向移动,并且在-50℃左右的低温区出现了次级转变峰,表明EPDM_MA对复合材料的热性能产生影响,尤其有利于改善其耐低温冲击性能。SEM研究结果表明:EPDM_MA的添加不仅提高了木粉和聚丙烯的界面结合,并且以直径约为0·1~1μm的球状粒子形态分散于聚丙烯中,能够通过自身的塑性变形而提高复合材料的抗冲击性能。EPDM_MA的添加,有效降低了复合材料的吸水性。     

木粉/PVC复合材料挤出流动性的影响因素

研究木粉的粒径、添加剂的种类及配比等因素,对木塑复合材料挤出流动性的影响.结果表明:木粉粒径越小,复合物料在挤出过程中的流动性能越差,所制备的木塑复合材料色差越大,且产品材色越深.综合考虑加工特性和制品材色,宜选用木粉粒径45～60目;并添加稀土热稳定剂及铝酸酯偶联剂,可以提高物料的挤出流动性.     

过渡金属氧化物对木粉/PVC复合材料燃烧性能的影响

用锥形量热仪(CONE)和热重分析法(TGA)研究金属氧化物CuO、La2O<,3>和TiO2对木粉/PVC复合材料(WF-PVC)燃烧性能的影响.结果表明,这3种过渡金属氧化物的加入对WF-PVC均有阻燃作用.其中,CuO使热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)降低较多,阻燃效果明显;加入金属氧化物使WF-PVC的烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都有所降低,其中,CuO在有焰燃烧阶段烟释放量最低,抑烟效果最好.这3种氧化物都能增加成炭量.结合热重分析的结果,3种金属氧化物对WF-PVC的热降解影响是不同的.PVC和木粉之间存在相互作用,PVC显著促进了木粉的热降解,木粉的加入推迟了PVC的降解,明显提高了PVC体系的成炭量;WF-PVC的热降解行为,具有更多的PVC降解的特征.     

聚氨酯预聚体改性聚乳酸/木粉复合材料的制备及表征

通过共混挤出法制备聚氨酯预聚体(PUP)改性的聚乳酸/木粉(PLA/WF)复合材料,并对复合材料进行力学性能测试、动态热机械分析、接触角测量以及断面扫描电镜分析。力学性能分析表明:当PUP用量(以PLA和WF的质量计)为20%时,复合材料断裂弯曲应变和冲击强度分别为5.78%和18.3 k J/m2,较未改性的复合材料分别提高了209%和123%,PUP显示出较好的增韧效果。动态热机械分析表明:随着PUP用量的增加,复合材料中PUP相和PLA相的玻璃化转变温度均有所下降,并且储能模量显著降低,材料韧性得到改善。PUP的加入可显著提高复合材料对水的接触角,材料疏水性能得到改善。当PUP用量为25%时,接触角达83.7°,较未增韧复合材料接触角(66.6°)提高25.7%。拉伸断面的扫描电镜分析表明:添加PUP的复合材料断面有更多的木粉被拉出且空穴变多,断面更为不平整,呈现韧性断裂的特征。